UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Recinto Universitario Augusto C

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Recinto Universitario Augusto C. Sandino Facultad de Tecnología de la

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Recinto Universitario Augusto C. Sandino Facultad de Tecnología de la Industria Ingeniería Agroindustrial MECÁNICA DE FLUIDOS Instrumentación en equipos de procesos de la agroindustria M. Sc. Alba Díaz Corrales, Ing. Donald Zelaya Estelí, Octubre 2017

OBJETIVOS Obtener una perspectiva del uso de la instrumentación en el control de proceso

OBJETIVOS Obtener una perspectiva del uso de la instrumentación en el control de proceso de las principales operaciones de la agroindustria Conocer y familiarizarse con los principales medidores de flujos que se utilizan en el control de procesos y sus distintas aplicaciones en la presión, volumétricos, ventura, etc.

ESTATICA DE LOS FLUIDOS PRESIÓN EN UN PUNTO Es la magnitud de la fuerza

ESTATICA DE LOS FLUIDOS PRESIÓN EN UN PUNTO Es la magnitud de la fuerza en cada punto por unidad de superficie, es un campo escalar que depende de la posición. La presión ejercida en un fluido estático depende solamente de la profundidad del fluido, la densidad del fluido y la aceleración de la gravedad.

PRESION ABSOULTA Y MANOMETRICA RELACI PRESIÓN MANOMETRICA La presión que arroja la medición de

PRESION ABSOULTA Y MANOMETRICA RELACI PRESIÓN MANOMETRICA La presión que arroja la medición de un fluido. PRESION ATMOSFERICA La presión que ejerce la atmosfera (Presión de referencia) PRESION ABSOLUTA Se mide en relación a un vacío perfecto. ÓN Vacío perfecto es la presión mas baja posible. Pabs siempre será positiva. La Patm varía en función de la ubicación y condiciones climáticas

PRINCIPIO DE PASCAL La presión ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e

PRINCIPIO DE PASCAL La presión ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e incompresible se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido, es decir, LA PRESIÓN EN TODO EL FLUIDO ES CONSTANTE.

PRESIÓN EN UN TANQUE CERRADO AIRE g AGUA h

PRESIÓN EN UN TANQUE CERRADO AIRE g AGUA h

DETERMINE LA PRESIÓN QUE EJERCE EL AIRE EN TANQUES CERRADOS, DE ACUERDO A LOS

DETERMINE LA PRESIÓN QUE EJERCE EL AIRE EN TANQUES CERRADOS, DE ACUERDO A LOS SUPUESTOS: Líquido densidad Gravedad especifica altura Jugo de caña 1073 kg/m 3 - 400 pulg Aceite C 6 H 6 Agua Etanol 40 °C - 0. 84 0. 876 0. 783 11 pies 8 m 100 pulg 0. 0050 km Considerar la presión atmosférica para cada caso de acuerdo a las alturas de las ciudades de Managua, León y Estelí

MEDIDORES DE FLUJO La medición de flujo es una función importante dentro de cualquier

MEDIDORES DE FLUJO La medición de flujo es una función importante dentro de cualquier organización que emplee fluidos para realizar sus operaciones regulares. Económicos Productivos

MEDIDORES DE FLUJO Flujo volumétrico Velocidad de flujo Contador mecánico Presión Nivel del líquido

MEDIDORES DE FLUJO Flujo volumétrico Velocidad de flujo Contador mecánico Presión Nivel del líquido Posición de un indicador Pulsos eléctricos.

RANGO Y EXACTITUD REQUERIDA Tiene que ver con la precisión que se necesita medir.

RANGO Y EXACTITUD REQUERIDA Tiene que ver con la precisión que se necesita medir. (m. L/min – m 3/s) Relación entre el Q máximo que el instrumento puede medir al flujo mínimo que es capaz de detectar. Condiciones esperadas Grado de confiabilidad de medición. 5% flujo real 2% comercial.

PÉRDIDA DE PRESIÓN Y TIPO DE INDICACIÓN Producen pérdidas por energía, en dependencia de

PÉRDIDA DE PRESIÓN Y TIPO DE INDICACIÓN Producen pérdidas por energía, en dependencia de su construcción y ubicación en el sistema que esta midiendo. Control automático, Vigilancia por operador Condiciones ambientales severas.

TIPO DE FLUIDO Y CALIBRACIÓN Propiedades y condiciones del fluido Tipo de calibración Tipo

TIPO DE FLUIDO Y CALIBRACIÓN Propiedades y condiciones del fluido Tipo de calibración Tipo de lectura

MEDIDORES DE CARGA VARIABLE Se restringe la corriente de flujo Disminución de presión Diferencia

MEDIDORES DE CARGA VARIABLE Se restringe la corriente de flujo Disminución de presión Diferencia de presiones Tubo Venturi Boquilla de flujo Orificio Resultado es el mismo

TUBO VENTURI El flujo que viene de la sección 1 se hace acelerar a

TUBO VENTURI El flujo que viene de la sección 1 se hace acelerar a través de una sección estrecha denominada garganta, donde la presión del fluido disminuye, después el flujo se expande a través de una porción divergente que alcanza el mismo diámetro de la tubería principal.

COEFICIENTE DE DESCARGA Representa la relación de la velocidad real de energía a trabes

COEFICIENTE DE DESCARGA Representa la relación de la velocidad real de energía a trabes de un tubo Venturi, a la velocidad ideal para un Venturi sin ninguna pérdida de energía. Por lo tanto el valor siempre será menor que 1. Para Reynolds mayores a 2. 00 E+5 - C =0. 984 Se considera la relación d/D o relación beta (β) - 0. 30 y 0. 75, se aplica el valor 0. 984

TUBO VENTURI Se tiene un tubo Venturi, que se usa para medir el flujo

TUBO VENTURI Se tiene un tubo Venturi, que se usa para medir el flujo volumétrico de agua a 140 °F. El flujo ingresa desde la izquierda por una tubería de acero de 5 pulgadas cedula 40. El diámetro de la garganta d es de 2. 200 pulgadas. El Venturi es fundido y rugoso. El fluido del manómetro es mercurio (sg = 13. 54) y la deflexión h es de 7. 40 pulgadas. Calcule la velocidad de flujo en la tubería y el flujo volumétrico en gal/min.

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE Utilizan el mismo principio que los medidores por presión diferencial,

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE Utilizan el mismo principio que los medidores por presión diferencial, es decir, la relación entre la energía cinética y la energía debida a la presión. Creando una diferencia de presión estática entre las secciones aguas arriba y aguas abajo del medidor.

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE ROTÁMETRO Consta de un tubo vertical troncónico de cristal o

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE ROTÁMETRO Consta de un tubo vertical troncónico de cristal o con armadura metálica, en cuyo interior se encuentra un flotador en dirección ascendente. La posición de flotador se mide en una escala graduada en unidades convenientes.

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE l. Tipos de flotadores: Cilíndrico con borde plano: caudales mayores

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE l. Tipos de flotadores: Cilíndrico con borde plano: caudales mayores y mayor gama de fluidos. l l Cilíndrico con borde saliente de cara inclinada a favor del flujo, disminuyendo su afectación por la viscosidad del medio. l Cilíndrico con borde saliente en contra del flujo: comparable a una placa de orificio y con el menor efecto de la viscosidad.

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE MATERIAL Densidad (g/cm 3) 8. 04 MATERIAL Densidad (g/cm 3)

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE MATERIAL Densidad (g/cm 3) 8. 04 MATERIAL Densidad (g/cm 3) Aluminio 2. 72 Bronce 8. 78 Acero Inoxidable 316 Níquel 8. 91 Plomo 11. 38 Goma 1. 20 Tantalio 16. 60 Teflón 2. 20 Titanio 4. 50 Acero Inoxidable 303 7. 92

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE VENTAJA DESVENTAJ S Bajo costo Simplicidad Apto para caudales pequeños

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE VENTAJA DESVENTAJ S Bajo costo Simplicidad Apto para caudales pequeños Lectura lineal de caudal Caída de presión constante y pequeña AS No apto para presiones altas. Debe ser montado verticalmente Capacidad limitada Solamente fluidos limpios Acumulacion de suciedad

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE Fluxómetro de turbinas Fluxómetro de vórtice Fluxómetro electromagnético Fluxómetro de

MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE Fluxómetro de turbinas Fluxómetro de vórtice Fluxómetro electromagnético Fluxómetro de ultrasonido Sondas de velocidad Anemómetro de alambre caliente

FLUXÓMETRO DE TURBINA El fluido provoca que el rotor de la turbina gire a

FLUXÓMETRO DE TURBINA El fluido provoca que el rotor de la turbina gire a una velocidad que depende de la velocidad del flujo. Conforme cada una de las aspas de rotor pasa a través de una bobina magnética, se genera un pulso de voltaje que puede alimentarse de un medidor de frecuencia,

FLUXÓMETRO DE VÓRTICE Una obstrucción chata colocada en la corriente del flujo provoca la

FLUXÓMETRO DE VÓRTICE Una obstrucción chata colocada en la corriente del flujo provoca la creación de vórtices a una frecuencia que es proporcional a la velocidad del flujo. Un sensor en el fluxómetro detecta los vórtices y genera una indicación en la lectura del dispositivo medidor. Pueden utilizarse en una amplia variedad de fluidos incluyendo líquidos sucios y limpios, así como gases y vapor.

FLUXÓMETRO ELECTROMAGNÉTI CO Los componentes principales del medidor incluyen un tubo alineado con un

FLUXÓMETRO ELECTROMAGNÉTI CO Los componentes principales del medidor incluyen un tubo alineado con un material no conductor, dos bobinas electromagnéticas y dos electrodos montados y separados 180° de la pared del tubo. al pasar un fluido conductivo a través de un campo magnético, se produce una fuerza electromagnética (F. E. M. ), directamente proporcional a la velocidad del mismo, de donde se puede deducir también el caudal.

FLUXÓMETRO DE ULTRASONIDO Consta de unas Sondas, que trabajan por pares, como emisor y

FLUXÓMETRO DE ULTRASONIDO Consta de unas Sondas, que trabajan por pares, como emisor y receptor. Los hay dos tipos: DOPPLER: Miden los cambios de frecuencia causados por el flujo del líquido. Se colocan dos sensores cada uno a un lado del flujo a medir y se envía una señal de frecuencia conocida a través del líquido. TRÁNSITO: Tienen transductores colocados a ambos lados del flujo. Las ondas de sonido viajan entre los dispositivos con una inclinación de 45º respecto a la dirección de flujo del

SONDAS DE VELOCIDAD Consiste en un tubo de pequeño diámetro con una abertura delantera,

SONDAS DE VELOCIDAD Consiste en un tubo de pequeño diámetro con una abertura delantera, que se dispone contra una corriente o flujo de forma que su eje central se encuentre en paralelo con respecto a la dirección de la corriente para que la corriente choque de forma frontal en el orificio del tubo.

ANEMÓMETRO DE ALAMBRE CALIENTE Mide la velocidad del fluido detectando los cambios en la

ANEMÓMETRO DE ALAMBRE CALIENTE Mide la velocidad del fluido detectando los cambios en la transferencia de calor mediante un pequeño sensor calentando eléctricamente. La magnitud del aumento de voltaje necesario para mantener la temperatura constante está directamente relacionada con la transferencia de calor y, por tanto, con la velocidad del fluido. Es ideal para la medida de velocidades en fluidos puros (gases, y líquidos) de temperatura uniforme.

APLICACIONES DE ALGUNOS MEDIDORES Sensor de flujo Líquidos recomendados Coste Relativo Orificio Líquidos sucios

APLICACIONES DE ALGUNOS MEDIDORES Sensor de flujo Líquidos recomendados Coste Relativo Orificio Líquidos sucios y limpios; algunos líquidos viscosos Bajo Tubo Venturi Líquidos viscosos, sucios y limpios Medio Tubo Pitot Líquidos limpios Bajo F. Turbina Líquidos limpios y viscosos Alto F. Electromagnet. Líquidos sucios y limpios; líquidos viscosos y conductores Alto F. Ultrasonido Líquidos sucios y líquidos viscosos Alto

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS En cuanto a su señalización, las tuberías se componen de un

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS En cuanto a su señalización, las tuberías se componen de un color básico y otro complementario, según el tipo de fluido que por ellas circula. COLOR BÁSICO • Indica la naturaleza del fluido • Podrá establecerse en toda la longitud, en una cierta longitud, o en una banda longitudinal. SIEMPRE deberá estar en el color básico en la proximidad de válvulas, empalmes y apartados del servicio de la instalación. COLOR COMPLEMENTARIO • Indica el ESTADO del fluido. • Se coloca sobre el color básico.

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS FLUIDO ACEITES ÁCIDO COLOR BÁSICO MARRÓN NARANJA ESTADO COLOR COMPLEMENTA RIO

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS FLUIDO ACEITES ÁCIDO COLOR BÁSICO MARRÓN NARANJA ESTADO COLOR COMPLEMENTA RIO Gasoil Amarillo De alquitrán Negro Bencina Rojo Benzol Blanco Concentrad o Rojo EJEMPLO

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS FLUIDO AIRE COLOR BÁSICO AZUL ESTADO COLOR COMPLEMENTA RIO Caliente Blanco

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS FLUIDO AIRE COLOR BÁSICO AZUL ESTADO COLOR COMPLEMENTA RIO Caliente Blanco Comprimido Rojo Polvo de carbón Negro VACIO GRIS - - ALQUITR AN NEGRO - - EJEMPLO

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS FLUIDO AGUA COLOR BÁSICO VERDE ESTADO COLOR COMPLEMENTA RIO POTABL E

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS FLUIDO AGUA COLOR BÁSICO VERDE ESTADO COLOR COMPLEMENTA RIO POTABL E VERDE CALIENT E BLANCO CONDENSA DA AMARILLO A PRESIÓ N ROJO SALADA NARANJA RESIDU EJEMPLO

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS FLUIDO COLOR BÁSICO ESTADO COLOR COMPLEMENTA RIO AGUA VERDE INDUSTRIA L

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS FLUIDO COLOR BÁSICO ESTADO COLOR COMPLEMENTA RIO AGUA VERDE INDUSTRIA L NEGRO Depurado AMARILLO AMONIACO Violeta + violet NITROGEN O Verde + verde HIDROGEN O Rojo + rojo OXIGENO Azul + azul GASES AMARILLO EJEMPLO

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS FLUIDO COLOR BÁSICO AGUA VERDE GASES AMARILLO AIRE AZUL ACEITES/COMBUSTIBLES MARRÓN

SEÑALIZACIÓN DE TUBERIAS FLUIDO COLOR BÁSICO AGUA VERDE GASES AMARILLO AIRE AZUL ACEITES/COMBUSTIBLES MARRÓN ÁCIDO/TÓXICOS/CORROSIVO S NARANJA VACÍO/PRODUCTOS GRIS

PREGUNTAS Y

PREGUNTAS Y