Un medidor de orificios es un conducto y una restricción para crear una caída de presión. Un reloj de arena es una forma de orificio. Se puede utilizar una boquilla, un venturi o un orificio delgado con bordes afilados como restricción de flujo.
para utilizar cualquiera de estos dispositivos para la medición es necesario empíricamente calibrar. Es decir, pase un volumen conocido a través del medidor y anote la lectura para proporcionar un estándar para medir otras cantidades.
Debido a la facilidad de duplicación y la construcción simple, el orificio de bordes afilados finos se ha adoptado como estándar y se ha realizado un extenso trabajo de calibración para que sea ampliamente aceptado como un medio estándar de medición de fluidos. Siempre que se siga la mecánica estándar de construcción, no se requiere calibración adicional.
Un orificio en una tubería se muestra en la figura con un manómetro para medir la caída de presión (diferencial) a medida que el fluido pasa a través del orificio. El área de sección transversal mínima del chorro se conoce como «vena-contracta».»
Medidor de orificios
¿Cómo funciona?
A medida que el líquido se acerca al orificio, la presión aumenta ligeramente y luego cae repentinamente a medida que se pasa el orificio. Continúa cayendo hasta que se alcanza la «vena contracta» y luego aumenta gradualmente hasta que a aproximadamente 5 a 8 diámetros aguas abajo se alcanza un punto de presión máxima que
será menor que la presión aguas arriba del orificio.
La disminución de la presión a medida que el fluido pasa por el orificio es el resultado del aumento de la velocidad del gas que pasa por el área reducida del orificio.
Cuando la velocidad disminuye a medida que el fluido sale del orificio, la presión aumenta y tiende a regresar a su nivel original. Toda la pérdida de presión no se recupera debido a las pérdidas de fricción y turbulencia en la corriente.
La caída de presión a través del orificio aumenta cuando aumenta la velocidad de flujo. Cuando no hay flujo no es diferencial. La presión diferencial es proporcional al cuadrado de la velocidad, por lo tanto, si todos los demás factores permanecen constantes, entonces el diferencial es proporcional al cuadrado de la velocidad de flujo.
LA RELACIÓN BETA es la relación del orificio de la placa de orificio dividido por la identificación de la tubería. Se conoce como la relación Beta o d / D, donde d es el orificio de la placa y D es la identificación de la tubería.
LA PLACA DE ORIFICIO
El orificio de la placa de orificio se puede hacer en muchas configuraciones para manejar varios trabajos de medición de flujo. Se deben verificar las condiciones de flujo para ver cuál de las configuraciones es adecuada para cada trabajo de medición.
a. La placa delgada, Orificio concéntrico
En el diseño y uso de placas de orificio, se deben seguir varios factores básicos para garantizar una medición precisa y confiable. El borde aguas arriba del orificio debe ser afilado y cuadrado. Espesor mínimo de la placa basado en la identificación de la tubería, el orificio del orificio, etc. está estandarizado.
La placa no debe apartarse de la planitud a lo largo de ningún diámetro en más de 0,01 pulgadas por pulgada de la altura de la presa (D-d)/2. Para cumplir con las prácticas recomendadas, la ración de diámetro del orificio a la tubería d / D (llamada relación Beta) no debe exceder los límites recomendados.
b. Placas de orificio excéntricas
La placa excéntrica tiene una abertura redonda (orificio) tangente a la pared interior de la tubería. Este tipo de placa se usa más comúnmente para medir fluidos que transportan una pequeña cantidad de sólidos no abrasivos, o gases con pequeñas cantidades de líquido, ya que con la abertura en la parte inferior de la tubería, los sólidos y líquidos se transportarán, en lugar de acumularse en la placa del orificio.
c. Placas de orificio segmentario
La abertura en una placa de orificio segmentario es comparable a una válvula de compuerta parcialmente abierta. Esta placa se utiliza generalmente para medir líquidos o gases que transportan impurezas no abrasivas, como lodos ligeros o gases excepcionalmente sucios.
La precisión predecible de la placa excéntrica y segmentaria no es tan buena como la placa concéntrica.
d. Placa de borde de cuadrante
El orificio de cuarto de círculo o cuadrante se utiliza para fluidos de alta viscosidad. El orificio incorpora un borde redondeado de radio definido que es una función particular del diámetro del orificio.
e. Placa de borde cónico
La placa de borde cónico tiene un bisel de 45° orientado hacia arriba en la corriente que fluye. Es útil para números de Reynolds incluso más bajos que el borde del cuadrante.
Ubicación del grifo del medidor
a. Grifos de brida
Estos grifos se encuentran a una pulgada de la cara ascendente de la placa de orificio y a una pulgada de la cara descendente con una tolerancia de + 1/64 a +1/32.
b. Grifos de tubería
Estos grifos están ubicados 2½ diámetros de tubería aguas arriba y 8 diámetros de tubería aguas abajo (punto de recuperación de presión máxima). Los grifos de brida se usan casi universalmente en los Estados Unidos, con algunas estaciones de medidores más antiguas que aún usan grifos de tubería.
c. Grifos de Vena – Contracta
Estos grifos se encuentran un diámetro de tubería aguas arriba y en el punto de presión mínima aguas abajo (este punto se llama vena-contracta). Este punto, sin embargo, varía con la relación Beta y rara vez se usan en otras mediciones que no sean de planta, donde los flujos son relativamente constantes y las placas no se cambian.Las dimensiones exactas se indican en las tablas correspondientes.
d. Grifos de esquina
Estos grifos se encuentran inmediatamente adyacentes a las caras de la placa, aguas arriba y aguas abajo. Los grifos de esquina son los más utilizados en Europa, en tamaños de línea de menos de 2 pulgadas se utilizan con tubos de medidores de flujo especiales para caudales bajos.
Recomendaciones generales de instalación
- La tubería del colector de medidores siempre debe instalarse para permitir la calibración, así como para proteger el elemento diferencial contra el exceso de alcance.
- El medidor debe instalarse lo más cerca posible del accesorio de orificio.
- Incline siempre suavemente las líneas del colector desde el accesorio del orificio hasta el medidor para eliminar cualquier punto alto o bajo en las líneas del colector.
- Utilice cámaras de condensado o trampas de aire para extraer líquido de un sistema de gas o gas de un sistema de líquido si no se pueden evitar niveles bajos o altos en la tubería del colector.
Es importante al presurizar o despresurizar dispositivos de medición diferencial aplicar o liberar presión hacia o desde las cámaras de los medidores alto y bajo de manera uniforme, para no imponer un exceso de alcance excesivo.
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