TAREA CAUDAL

1.

NTRODUCCION

La medición de flujo en los procesos industriales se hace necesaria por dos razones principales: para determinar las proporciones en masa o en volumen de los fluidos introducidas en un proceso, para determinar la cantidad de fluido consumido por el proceso con el fin de computar costos. El flujo de fluidos en tuberías cerradas se define como la cantidad de fluido que pasa por una sección transversal de la tubería por unidad de tiempo. Esta cantidad de fluido se puede medir en volumen o en masa. De acuerdo a esto se tiene flujo volumétrico o flujo másico. Los medidores volumétricos determinan el caudal en volumen de fluido, bien sea directamente (desplazamiento) o indirectamente (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino). Los caudalímetros

que sirven para medir el: Caudal volumétrico (litros/hora),

Medidores volumétricos de flujo o de caudal, Caudal másico (Kg/hora), Medidores másicos de flujo Volumen (litros), Contadores volumétricos o cuenta litros Masa (kilogramos), Contadores másicos de un fluido (líquido o gas) que pasa por un punto determinado de la tubería que lo contiene.

Medidor de Caudal Digital

Fuente: imagen de referencia AMATROL

2.

CONSTRUCCIÓN DE UN MEDIDOR DE CAUDAL

El diseño y construcción de un instrumento de medida de caudal para el sistema de control. Dicho dispositivo se compone de una placa de orificios que produce una diferencia de presión del agua que fluye a través de la tubería. La presión generada se convierte en una señal eléctrica proporcional al caudal, mediante un sensor de presión diferencial. La señal obtenida se procesa usando un microcontrolador PSoC, mediante el cálculo de una ecuación de ajuste lineal para determinar el valor del caudal. Dicha herramienta está compuesta de un sensor de caudal, un circuito de linealización de la señal generada, una indicación digital, un circuito de escalización a corriente y una interfaz gráfica que muestra el proceso y la variación del caudal. El dispositivo realiza la medición de caudal de manera indirecta, induciendo una diferencia de presión diferencial que se genera por medio de una placa de orificios; el método fue elegido apelando a la relación lineal entre las variables caudal y presión diferencial, lo cual llevó a que el acondicionamiento de la señal eléctrica generada sea menos complejo y al mismo tiempo más económico, a diferencia de otros métodos de medición de caudal.

3.

CONCEPTOS FISICOS

Flujo volumétrico En física e ingeniería, en particular la dinámica de fluidos y la hidrometría, el caudal volumétrico (también conocido como, caudal de fluido o velocidad de volumen) es el volumen de fluido que pasa por unidad de tiempo; usualmente representado por el símbolo Q. La unidad SI es m³/s (metros cúbicos por segundo). el caudal volumétrico se expresa a menudo como ft³/s (pies cúbicos por segundo) Se puede definir también como se observa en la Ecuación

Q=V × A Donde v es la velocidad de Flujo y A es el área de la sección Placa de orificios Es una placa delgada con un agujero en ella, que generalmente se coloca en una tubería. Cuando un fluido pasa a través del orificio, su presión se acumula ligeramente antes del orificio, pero a medida que el fluido es forzado para pasar a través del orificio, la velocidad aumenta y el fluido la presión disminuye. El flujo alcanza su punto de convergencia máxima en la vena contracta donde la velocidad alcanza su máximo y la presión alcanza su mínimo. Posteriormente, el flujo se expande, la velocidad cae y la presión aumenta. Mediante la medición de la diferencia en la presión del fluido se puede obtener el caudal a partir de la ecuación de Bernoulli utilizando coeficientes establecidos con las investigaciones. El flujo a través de una placa de orificios se puede obtener mediante la ecuación:

Donde: Cd = coeficiente de descarga, sin dimensiones, típicamente con un valor entre 0.6 y 0.85. β = razón entre el diámetro del orificio y la tubería , sin dimensiones. ε = factor de expansibilidad, es 1 para la mayoría de líquidos y gases. d = diámetro interno del orificio en metros, m. ρ = densidad del fluido en kg/m³ Δp = Presión diferencial en Pa (Pascal).

Esquema de Placa de orificio

4.

ADQUISICIÓN DE DATOS

La adquisición de datos es el proceso de muestreo de señales que miden las condiciones físicas del mundo real y convierten las muestras resultantes en valores digitales numéricos que pueden ser manipulados por una computadora. Los sistemas de adquisición de datos, abreviados por las siglas DAS o DAQ, normalmente convierten las formas de onda analógicas en valores digitales para su procesamiento. Los componentes de los sistemas de adquisición de datos -Sensores, para convertir parámetros físicos en señales eléctricas. Se utiliza: -Circuito de acondicionamiento de señal, para convertir señales de sensor en una forma que puede ser convertida a valores digitales. -Convertidores analógico-digital, para convertir las señales de los sensores acondicionados en valores digitales.

5.

DESARROLLO DEL DISPOSITIVO

El diagrama de bloques implementado para el desarrollo del dispositivo digital para la medición de caudal. Se tienen cuatro bloques: construcción del dispositivo, implementación al sistema de control de proceso, interfaz gráfica e indicación digital y manual de usuario.

6.

CONCLUSIONES

Se realizó una breve descripción metodológica para la construcción de un medidor de caudal, Como resultado de esta investigación se desarrolló los factores que

intervienen, los conceptos físicos para el diseño, así como saber sobre el manejo de datos y convertir las muestras resultantes en valores digitales, también se desarrollo los pasos para la elaboración del dispositivo y su manual de usuario respectivo.

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