Consideraciones de diseño de la placa de orificio

La placa de orificio es un elemento esencial en la medición de flujo en diversos equipos y procesos industriales. Sin embargo, su diseño y elección adecuada son aspectos clave para garantizar una medición precisa y confiable. En este artículo, exploraremos las consideraciones de diseño más importantes a tener en cuenta al utilizar una placa de orificio, brindando información valiosa para aquellos involucrados en la instrumentación y control de procesos industriales. ¡Descubre cómo optimizar el rendimiento de tu sistema de medición con estas recomendaciones de diseño!

Consideraciones de diseño de Placa de orificio comprenden factores como el tamaño de la tubería, la clasificación de la brida, el material del orificio, la relación Beta y la ubicación de los grifos. Además, la temperatura, la presión, la densidad, el caudal, las propiedades y el número de Reynolds del fluido son parámetros muy importantes para diseñar la placa de orificio. En este artículo, discutiremos estos factores en detalle.

Todos sabemos que la placa de orificio es un elemento sensor primario para medir el flujo. Hay varios tipos de placas de orificio disponibles. Ahora, qué placa de orificio usar o cuáles son los factores que debemos considerar antes de seleccionar una placa de orificio. Analicemos los factores importantes para la selección de placa de orificio.


Factores de diseño del tamaño de la placa de orificio

Los siguientes son los factores considerados para dimensionamiento del orificio.

  1. Tamaño de tubería
  2. Clasificación de brida
  3. Material de construcción del orificio basado en las propiedades del fluido
  4. Presión y caudal del fluido.
  5. Densidad y temperatura del Fluido
  6. Relación beta
  7. Número de Reynolds del fluido para la selección del tipo de placa de orificio
  8. Ubicación de los grifos de presión

Analicemos cada uno de los Parámetros de diseño de placa de orificio en detalle

1. Tamaño de la tubería

El primer punto que observamos antes de seleccionar un medidor de flujo es el tamaño de la tubería. La placa de orificio se puede utilizar con tamaños de tubería de 2 a 24 pulgadas. Por debajo de un tamaño de línea de 2 pulgadas, la instalación de un orificio creará un problema de caída de presión permanente. El orificio genera una caída de presión permanente, pero para un tamaño de línea inferior a 2 pulgadas, el proceso tendrá un efecto adverso. Placas de orificio para tamaños de línea superiores a 24 pulgadas, el diseño de la placa de orificio es muy difícil debido al gran tamaño. La instalación de placas de orificio en tuberías de menos de 2 pulgadas y más de 24 pulgadas son casos especiales. Consultar a los proveedores para tales casos es muy importante.


2. Clasificación de brida

Por lo general, las placas de orificio están disponibles con diferentes clasificaciones, desde clasificación Clase 150 hasta clasificación Clase 2500 (Norma ASME B16.36 para dimensiones de brida de orificio). Por lo general, debemos evitar el orificio de clasificación Clase 150. La razón es que la resistencia del orificio de clasificación de clase 150 no es buena y no sostendrá la presión y el flujo.

3. Tipo de Fluido (densidad y factor de viscosidad)

El tipo de fluido juega un papel muy importante en el diseño de una placa de orificio. Puede ser líquido o gas o también puede ser una suspensión. Se requiere el tipo de fluido porque este parámetro se usa para decidir el tipo de placa de orificio. Además, el tipo de fluido decide si dar un orificio de ventilación o un orificio de drenaje para un mejor rendimiento de la placa de orificio.

4. Material de Construcción del Orificio basado en las propiedades del Fluido

Medimos el caudal de diferentes fluidos. Cada fluido tiene sus propias propiedades químicas. Por lo tanto, está claro que una sola placa de orificio no puede funcionar para todos los fluidos. Esa es la razón para considerar el material de construcción de la placa de orificio en función de las propiedades del fluido. SS-316 es un material ampliamente utilizado para la medición normal del flujo de aire y agua. La aleación 400 es la más utilizada en aplicaciones marinas y plantas de desalinización. Esto se debe a que la aleación 400 tiene índices de corrosión muy bajos.

La aleación C276 tiene una excelente resistencia a la corrosión tanto en entornos oxidantes como reductores. Por lo tanto, la aleación C276 se usa en aplicaciones de cloro.

5. Presión y caudal del fluido

El flujo y la presión tienen una relación de raíz cuadrada.

Caudal Q ∝ √ΔP
Dónde, Q = Caudal y ΔP = Presión diferencial a través de la placa de orificio

El uso de una placa de orificio significa un caída de presión permanente en el proceso. Además, sabemos que la presión y el flujo no son directamente proporcionales. El el flujo es proporcional a la raíz cuadrada de la presión diferencial generada por el orificio. Por lo tanto, para un flujo más bajo, la presión diferencial generada será mucho menor. Esta es la razón por la que deberíamos usar un transmisor de presión diferencial con una relación de reducción adecuada (generalmente 200:1). Por lo tanto, es posible lograr una rangeabilidad de flujo de hasta 10:1. Generalmente, el la placa de orificio produce una presión diferencial de hasta 5000 mmH20.

La rangeabilidad de flujo por encima de 10:1 es posible de lograr;

  • Uso de dos capacidades diferentes de placas de orificio
  • Uso de dos transmisores de caudal de presión diferencial con diferentes rangos

6. Relación beta

Consideraciones de diseño de la placa de orificio
Consideraciones de diseño de la placa de orificio

La relación beta es un factor de diseño muy importante para diseñar placas de orificio. Generalmente, la relación beta se mantiene entre 0,3 y 0,75. Esto se debe a que mantener una altura muy alta significa que el diámetro interior del orificio y el diámetro interior de la tubería son casi iguales. Mantener el diámetro interior del orificio y el diámetro interior de la tubería casi iguales no generará una presión diferencial suficiente. Además, si se mantiene el orificio del orificio demasiado pequeño, se creará una caída de presión demasiado alta, lo que es totalmente inaceptable. Por lo tanto, la relación beta es un factor de diseño muy importante.

7. Número de Reynolds del fluido para la selección del tipo de placa de orificio

El número de Reynolds indica la viscosidad de los fluidos y se expresa como;

Consideraciones de diseño de la placa de orificio
Consideraciones de diseño de la placa de orificio

A continuación se muestran los tipos de orificios utilizados para fluidos con diferentes números de Reynolds.

Tipo de placa de orificio Número de Reynolds
Concéntrico 80 a 1500
Excéntrico 3000 a 12000
Borde del cuadrante 1500 a 9000
Segmentario 5000 a 20000

8. Ubicación de las tomas de presión

Los grifos de brida generalmente se usan para placas de orificio instaladas en tamaños de tubería pequeños con tamaños menores a 2 pulgadas. Los grifos de esquina se utilizan para tamaños de tubería pequeños, pero la presión diferencial es lo suficientemente buena. Las cintas para tuberías se utilizan cuando la presión diferencial es pequeña. Esa es la razón por la que se toma un grifo aguas arriba con un diámetro de tubería de 2,5 aguas arriba y un diámetro de tubería de 8 aguas abajo. Para tamaños de tubería superiores a 6 pulgadas, se utilizan cintas de radio.

Grifos de brida

Consideraciones de diseño de la placa de orificio
  • Preferido para tamaño de línea de 2″ y superior
  • El fabricante del conjunto de brida del orificio taladra las tomas para que las líneas centrales queden a 25 mm (1 pulg.) de la superficie de la placa del orificio.
  • Los grifos de brida no son adecuados para tuberías de menos de 50 mm (2 pulg.) y no se pueden usar por debajo de 37,5 mm (1,5 pulg.), ya que la vena contracta puede estar a menos de 25 mm (1 pulg.) de la placa del orificio .

Vgrifería ena Contracta

Consideraciones de diseño de la placa de orificio
  • Las tomas en 1D aguas arriba y una ubicación de toma aguas abajo están en el punto de presión mínima.
  • Los grifos Vena contracta ofrecen la mayor presión diferencial para cualquier caudal dado, pero requiere un cálculo preciso para la ubicación adecuada de la posición del grifo aguas abajo.

Grifos radiales

Consideraciones de diseño de la placa de orificio
  • Los grifos Radius son adecuados para tamaños de tubería grandes (la mitad del diámetro de la tubería aguas abajo para la ubicación del grifo de baja presión). Es el equivalente aproximado de Grifos Vena Contracta.
  • Una característica desafortunada de ambos grifos requiere perforar la pared de la tubería.
  • La perforación a través de la pared de la tubería debilita la tubería, pero es un requisito para garantizar la precisión de la medición.

Tapas de esquina

Consideraciones de diseño de la placa de orificio

Las tomas de esquina son adecuadas para diámetros de tubería pequeños porque la vena contracta está muy cerca de la cara de aguas abajo de la placa de orificio, y la toma de brida de aguas abajo detectaría la presión en la región altamente turbulenta.

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