Medidores Inferenciales

Uno de los sistemas de medición de fluidos más antiguos de los que se tiene conocimiento es la medición con placa orificio, denominado generalmente como Medición Inferencial, dado que es posible inferir el caudal pasante por un orificio calibrado, en función de la presión diferencial que se produce a través del orificio.

El fundamento teórico se basa en el principio de la conservación de la energía, la que se puede expresar mediante el Teorema de Bernoulli.

Los elementos primarios que suelen emplearse para producir la presión diferencial son variados, pero todos pueden resumirse en los más comunes, que son:

Tubo Venturi

Tobera

Placa orificio

TUBO VENTURI

El tubo Venturi es un elemento de medición constituido por una tobera convergente en la sección de entrada, una garganta o sección calibrada en parte central, y la salida es una tobera divergente.

La caida de presión a través del elemento primario se determina entre dos tomas de presión ubicadas, una de ellas en el ingreso al tubo Venturi, la que permite determinar la presión de entrada del fluido a medir, y la otra ubicada en el centro de la garganta.

En ambas tomas se puede medir la presión estática y ente ambas la presión diferencial Hw.

Las distintas normas que rigen la medición de fluido indican cuales serán las distancias mínimas que deberán existir entre la toma de presión, ubicándose normalmente a la toma de entrada, dentro de un diámetro anterior al ingreso a la tobera convergente, y la toma corrientes abajo se ubica en el centro de la sección contraída o garganta.

Este elemento debido a que su perfil acompaña las líneas de corriente cuando cambia la dirección para pasar por la zona estrecha, y también en la salida, sin crear dentro del tubo Venturi ninguna zona de remolinos o perturbaciones notables de flujo, se constituye en el elemento primario que menor presión diferencia produce a igual condición geométrica y de caudal.

Tubo Tobera

La forma de las toberas, independientemente de los detalles constructivos específicos, donde se observa un acompañamiento o convergencia, desde la sección del caño de entrada hasta la salida o garganta cilíndrica. La salida de la sección central es brusca y el chorro de fluido se desplazara de la sección cilíndrica, generando una zona de perturbación del flujo corrientes debajo de la tobera.

En realidad la tobera es una simplificación de tubo Venturi, en la que ha sido reducida la sección convergente de entrada y eliminado el difusor en la salida.

La caída de presión a través de la tobera, en función de la relación de diámetros β, es sensiblemente mayor a la que produce el tubo Venturi.

Placa Orificio

La placa orificio es el elemento primario que mayor uso tiene en la medición de fluidos gaseosos, y en gas natural en particular.

La forma de las placas de orificio puede variar en función del tipo de fluido a medir, nos limitaremos a la placa delgada, normal a la dirección del fluido, de orificio circular y concéntrico.

Las tomas de presión diferencial a través de las placas de orificio pueden ser variadas, la toma de bridas, son las de mayor uso en la industria del gas.

Existe una relación directa entre la variación de la presión y la variación de la velocidad del fluido al pasar por la restricción, de modo que a aumentos de la velocidad le corresponden pérdidas de presión estática.

La máxima caída de presión se produce en la salida del orificio, generando una sección contraída mínima llamada vena contracta, cuya separación con respecto a la cara corriente debajo de la placa ser? mayor, cuanto menor sea la relación de diámetros b, y no es función del diámetro de la tubería.

Medidores inferenciales

Medición por placa de orificio (AGA-3) Principios fundamentales. Ecuación general. Constante de la placa. Factores que afectan la exactitud. Normas de aplicación: AGA Report Nº 3. Su empleo. Tramos de medición. Placas de orificio. Armaduras portaplacas. Inspección y mantenimiento de tramos e instalaciones. Causas de error, su análisis y corrección. Criterio de elección del orificio. Procedimiento de cálculo del caudal. Programas de cálculo. Instrumental asociado directa e indirectamente a la medición de caudal: Transmisores. Computadores de caudal.

Medidores inferenciales (velocidad) Medidores de Placa de Orificio AGA 3

Está basado en la caída de presión originada por una restricción conservando la energía (Primera Ley de la Termodinámica), obteniendo en forma directa a consecuencia de la energía cinética la velocidad del fluido, donde la diferencial de presión es proporcional al cuadrado de la velocidad.

• Estos medidores dependen de la relación del diámetro dela tubería con el diámetro de la placa del orificio teniendo en consideración el desgaste del borde de ataque, la rugosidad de la tubería, el perfil de velocidades, la acumulación de sedimentos y la excentricidad del orificio.

• Estos medidores requieren acondicionador de flujo y la relación de los diámetros antes mencionados recomendables son de 0.45 a 0.65.

• Los medidores de placa de orificio están normalizados para transferencia de custodia.

• El error que nos puede brindar este medidor es negativo (el medidor lee menos) porque el medidor lectura menos volumen que el real.

Medidores Ultrasónicos AGA 9

Está basado en medir el tiempo de transición del sonido emitido por un transductor a velocidades sónicas, para luego determinar en forma directa la velocidad del gas.

Estos medidores requieren de una previa calibración en seco con N2 (AGA 8), para calcular la velocidad del sonido, la intensidad de señal del transductor (ganancia de los transductores); estas dos variables nos ayudan a determinar la distancia de recorrido entre transductores, y la calidad de señal en los transductores.

Estos medidores poseen una incertidumbre inferior a +/-0.1% y son mayormente usados en transporte de Gas Natural por ductos.

Estos medidores poseen baja perdida de carga, no requieren de acondicionador de flujo ni de caudal.

Están normalizados para transferencia de custodia y poseen un mínimo mantenimiento.

Medidores de turbina AGA 7

El principio de la medición de las turbinas reposa en la relación lineal entre la velocidad del flujo y la velocidad de rotación de la turbina (Consiste en determinar la velocidad tangencial que representa la velocidad del gas teniendo como referencia la velocidad angular del rotor dela turbina).

Para determinar el estado del medidor se le practica la prueba de Spin (AGA Report N° 7) que consiste esencialmente en impulsar el rotor (manualmente o común soplador) y a partir del momento en que cesa el impulso contar el tiempo que demora el rotor en detenerse (generalmente alrededor de 50 a 120segundos según el tamaño y modelo).

Si el tiempo de detención está por encima del especificado puede confiarse en que la turbina se mantiene en calibración.

Estos medidores requieren de un acondicionador de flujo y son usados en transporte de Gas Natural por ductos según sea requerido.