¿Sabías que el medidor de flujo de orificio es una herramienta fundamental en sistemas de control de fluidos? En este artículo te explicaremos de manera sencilla y práctica cómo funciona este dispositivo, así como los diferentes tipos de placas de orificio disponibles en el mercado. Descubre todo lo que necesitas saber sobre esta tecnología, ¡prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de la medición del flujo de líquidos y gases!
Caudalímetros de orificio son una especie de caudalímetros inferenciales. Aquí, la placa de orificio genera una presión diferencial, que está en relación con el flujo que pasa por la línea.
Es posible que haya oído hablar de los medidores de flujo de tipo orificio. Muchos de ustedes podrían haber trabajado en ellos también. Pero, ¿sabe por qué se utilizan tanto los caudalímetros de tipo orificio? Echemos un vistazo a los medidores de flujo tipo orificio. Los medidores de flujo de orificio son un tipo de medidores de flujo inferenciales. Aquí, la placa de orificio genera una presión diferencialque está en relación con el flujo que pasa por la línea.
Los medidores de flujo de orificio son muy simples desde el punto de vista de la construcción. Solo un disco circular y un orificio (placa de orificio) en él, y un transmisor conectado a él. Eso es muy simple si lo miras. Sin embargo, la construcción parece simple, pero la ingeniería que hay detrás no lo es.
Principio de funcionamiento del medidor de flujo de orificio
Antes de discutir los detalles de construcción del medidor de flujo de orificio, echemos un vistazo a un término llamado ‘Vena-Contracta’
Como se muestra en la figura a continuación, cada vez que un fluido pasa a través de una restricción, hay un cambio en la velocidad y la presión del fluido. El punto donde la velocidad del fluido es máxima se denomina punto Vena-Contracta. La presión en Vena-Contracta el punto es bajo.
La placa de orificio es una placa circular con un agujero. Esta placa de orificio se instala en una tubería. A medida que el fluido pasa a través de la placa de orificio, se crea una presión diferencial a través de la placa de orificio. Las tomas se toman aguas arriba y aguas abajo de la placa de orificio. La presión diferencial se detecta utilizando estas tomas y se transmite a un transmisor. El transmisor es un transmisor de presión diferencial.
Para obtener el valor del flujo, necesitamos usar la función de raíz cuadrada porque la presión diferencial es proporcional al cuadrado del flujo. O en otras palabras, el flujo es proporcional a la raíz cuadrada de la presión diferencial.
La placa de orificio está diseñada considerando un factor importante llamado Relación beta.
¿Qué es la relación beta?
La relación beta es la relación entre el diámetro interno de la placa de orificio o el diámetro interno dividido por el diámetro interno de la tubería.
El valor de la relación beta para cualquier orificio dado está entre 0,3 y 0,75.
Tipos de placas de orificio
1. Placa de orificio de tipo concéntrico
Usamos orificios concéntricos principalmente para medir el flujo de líquidos limpios, gases y flujos de vapor de baja velocidad.
La placa de este tipo de orificio tiene un orificio de borde cuadrado afilado en la entrada y una estructura biselada en el lado de salida. La forma de bisel ayuda a recuperar la caída de presión. Además, debido a esta estructura de bisel (generalmente a 45 grados), no se forman vórtices. Esto a su vez ayuda a reducir el daño al orificio así como a la tubería.
2. Placa de orificio de tipo excéntrico
Las placas de orificio de tipo excéntrico tienen un aspecto similar a la placa de orificio de tipo concéntrico. La única diferencia es que aquí, en la placa de orificio de tipo excéntrico, el orificio no está en el centro.
El orificio se encuentra en el fondo en el caso de lodos o líquidos con sólidos. Mientras que para fluidos gaseosos, el orificio está ubicado en el lado superior de la placa de orificio. Esto permite un fácil flujo de los fluidos.
3. Placa de orificio de borde de cuadrante
La placa de orificio del borde del cuadrante tiene una estructura ligeramente diferente. La placa está construida de tal manera que se forman 2 orificios diferentes. Estos 2 orificios diferentes tienen una estructura de contrataladro. Esto permite que la placa de orificio del borde del cuadrante mida el flujo de fluidos de alta viscosidad.
Este orificio se utiliza principalmente en la medición de flujo de aceite pesado, jarabes medicinales y otros productos químicos pesados. Por lo general, el número de Reynolds para estos fluidos de alta viscosidad es inferior a 10.000.
4. Placa de orificio de tipo segmentario
Otra variación típica que vemos en el diseño de la placa de orificio es la placa de orificio segmentaria. A diferencia de todas las demás placas de orificio, esta tiene solo un segmento de orificio. Todos los demás orificios tienen un orificio circular.
La principal ventaja de la placa de orificio segmentada es que permite un flujo uniforme de fluidos con las viscosidades más altas que también pueden contener sólidos y lodos. Otra estructura como el bisel sigue siendo la misma que la de la placa de orificio de tipo concéntrico.
¿Por qué un orificio tiene agujeros en la parte superior e inferior?
Las placas de orificio están diseñadas para medir el flujo de fluidos únicamente. Puede ser gas o líquido con grados de viscosidad e incluso con lodos.
Ahora imagine que tiene un orificio instalado en la línea de vapor. Utilizará un orificio concéntrico o excéntrico con orificio en la parte superior. Ahora, ¿qué sucederá cuando una parte del vapor se condense? Sí, tiene razón, la acumulación de líquido comenzará y creará problemas.
Entonces, la solución para esto es un orificio con un pequeño orificio en la parte inferior. Este pequeño orificio en el fondo permitirá que la acumulación de líquido pase fácilmente.
Similar es el caso con la medición de flujo de líquido. En este caso, se formarán vapores y crearán problemas. Entonces, aquí, un pequeño orificio en la parte superior de la placa de orificio resolverá el problema de la acumulación de vapor.
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