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• Luis Ramos Olanda

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INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL CODIGO: AA3070

LABORATORIO N° 10

“Medición de Flujo”

Alumnos :

Grupo Semestre Fecha de entrega

 Chambi Arhuiri Carlos Javier %100  Esmelin Ismael Quispe Paredes %100  Ramos Olanda Luis Fernando %100 : A Profesor: : 3 : 29 10 17 Hora:

Nota: Ing. Oscar Alva

Medición de Flujo

Ing. Oscar Alva

FIRMA

TAREA:

DOCENTE:

FECHA

ANÁLISIS DE TRABAJO SEGURO (ATS)

LABORATORIO

X

2. 3.

Esmelin Ismael Quispe Paredes Luis Fernando Ramos Olanda

DIA

MES

AÑO

FIRMA

EQUIPO DE TRABAJO

FIRMA

(Apellidos y Nombres)

17

5.

FIRMA

ALUMNOS

4.

FIRMA

Carlos Javier Chambi Arhuiri

SESIÓN N°

10

E7 38

FIRMA

1.

FIRMA

TALLER

AMBIENTE:

29

CARACTERÍSTICAS DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS:

Un transmisor de presión convierte la presión que actúa sobre un sensor a una señal de 4...20 mA.

OTROS RIESGOS

PASOS DE LA TAREA

MEDIDAS DE CONTROL

(ESPECIFICAR PARA CADA PASO)

1

X

Recibir los materiales de trabajo

2

Reconocer ambiente y materiales

3

4

Análisis de herramientas de trabajo Clasificación de los diferentes transmisores de Presión

5

Proceder con la toma de decisiones y llenado correspondiente del informe

X X X X

X

Perdida de Tener cuidado al manipular las herramientas de trabajo. componentes Dañar equipo Prestar atención y saber manipular con responsabilidad el

módulo Dañar equipo Verificar los materiales y alertar de cualquier falla Mención de Conocer sobre los diferentes valores de un transmisor de trabajo presión. Malos Datos. Tener datos claros y precisos.

X 6

Guardar materiales, componentes

X

Perdida de Desconectar correctamente el modulo. Componentes

7

Orden y Limpieza

X

Dañar equipo Ordenar sillas u entregar material.

8

Laboratorio 10 “Flujo de Medición”

LAB 10 Página 1 / 11

Laboratorio 10 “Flujo de Medición” I.

II.

III.

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OBJETIVOS 

Identificar las características físicas del elemento primario de un flujómetro magnético (flowtube).



Instalar el calibrador IMTSIM-11.



Evaluar y determinar si son correctas las condiciones bajo las cuales se ha montado un elemento primario correspondiente a una ubicación particular.



Configurar los parámetros operativos de un flujómetro magnético.



Calibrar un flujómetro magnético.

RECURSOS 

Flujómetro magnético.



Calibrador para convertidor de flujómetro magnético.



Cables de conexión para calibración.



Manuales.

SEGURIDAD EN LA EJECUCIÓN DEL LABORATORIO

Tener cuidado con el tipo y niveles de voltaje que suministran a los equipos Antes de utilizar los instrumentos cerciorarse si son de entrada o de salida, para no dañar los equipos, verificar presiones y conexiones de los instrumentos Tener cuidado en la conexión y en la desconexión de los equipos utilizados

IV.

PRECAUSIONES DE SEGURIDAD 1.

Recuerde en todo momento que debe consultar las especificaciones técnicas de los dispositivos antes de presurizarlos y/o energizarlos.

2.

Recuerde en todo momento que está trabajando con líneas de aire presurizadas.

3.

Nunca aplique aire comprimido hacia los ojos. Este puede arrastrar partículas sólidas que pueden dañar su capacidad de visión temporal o permanentemente.

4.

Nunca aplique aire comprimido hacia la ropa. Este puede arrastrar partículas sólidas que pueden alcanzar a sus ojos y dañar su capacidad de visión temporal o permanentemente.

Laboratorio 10 “Flujo de Medición” V.

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INFORMACIÓN PRELIMINAR

La medición de flujo constituye tal vez, el eje más alto porcentaje en cuanto a medición de variables industriales se refiere. Ninguna otra variable tiene la importancia de esta, ya que sin mediciones de flujo, sería imposible el balance de materiales, el control de calidad y aún la operación de procesos continuos. Existen muchos métodos para medir flujos, en la mayoría de los cuales, es imprescindible el conocimiento de algunas características básicas de los fluidos para una buena selección del mejor método a emplear. Estas características incluyen viscosidad, densidad, gravedad específica, compresibilidad, temperatura y presión, las cuales no vamos a detallar aquí. Básicamente, existen dos formas de medir el flujo: el caudal y el flujo total. El caudal es la cantidad de fluido que pasa por un punto determinado en cualquier momento dado. El flujo total de la cantidad de fluido por un punto determinado durante un periodo de tiempo específico. Veamos a continuación algunos de los métodos empleados para medir caudal.

MEDIDORES MAGNÉTICOS Utilizan la ley de inducción de Faraday, que establece que cuando una corriente pasa por un conductor y existe un campo magnético en dirección transversal al mismo, se crea un potencial eléctrico proporcional a la corriente. En la aplicación para medir caudal, se coloca un tubo aislado eléctricamente con un par de electrodos montados a ambos lados del tubo y rasantes con el fluido. Unas bobinas eléctricas se colocan alrededor del tubo de modo tal de generar un campo magnético en un plano perpendicular al eje del cuerpo. A medida que varía el flujo a través del cuerpo, se obtiene un voltaje proporcional a la velocidad promedio del fluido; esta señal es luego tratada en el transmisor para ser enviada convenientemente al instrumento receptor dentro del lazo de control.

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Laboratorio 10 “Flujo de Medición” VI.

DESARROLLO A. PARTE 1 1. Tomar datos de placa del elemento primario e identifique la clase de sensor (flowtube). MODEL DIAMETER

9101A-SIBA-NSJ-P 21 mm

(1”)

LINER MATERIAL

Neopreno

FLANGE OR WAFER

wafer

FLOWTUBE FACTOR

24.816385

2. Dibuje el elemento primario y señale sus partes.

3. Esta unidad es solo un elemento primario, un trasmisor o un indicador transmisor de flujo. ¿Cómo lo ha determinado? Es solamente un elemento primario ya que sensa el flujo que pasa por la tubería, y esta energía lo convierte a energía eléctrica de 4mA a 20mA. 4. ¿Qué tipo de excitación se utiliza en este flujómetro? Este flujometro tiene un tipo de excitación por impulso de corriente 5. Haga un esquema del montaje.

Laboratorio 10 “Flujo de Medición”

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6. ¿Este montaje cumple con las especificaciones teóricas señaladas? Sustente su respuesta. El montaje realizado es del tipo “C” según el manual, la ubicación del transmisor es en la parte superior del sensor del flujo. B. PARTE 2 Configuración del flujometro magnético. La configuración será para la medición de 0 hasta 150 GPM

Ir a 1 TOP LEVEL con la flecha izquierda presionando repetidamente. Ahí encontraremos el menú que incluye : measurement, status, identity, test mode, setup. Con la flecha hacia la derecha podemos entrar a cada uno de ellos. MFACTOR Vamos a setup-calibration. Ahí encontraremos a mfactor Usando la flecha derecha ir hasta MFACTOR FORMAT? {###.######}.Si no es necesario cambiar el meter factor entonces apretar la flecha derecha( por defecto viene el numero 12). Si se ha de cambiar el meter factor entonces presionar Shift + Change para entrar al modo editar y con las flechas hacia arriba y hacia abajo para realizar los cambios. Para salir presionar la flecha derecha. Determinación del MFACTOR Para determinar el Mfactor debemos conocer el cal factor. Este lo podemos encontrar en el propio instrumento .Luego de hallar el cal factor lo multiplicamos por el factor que corresponde al modelo del flujometro (tamaño de la línea) Si el cal factor fuera de 28.816385 y el modelo 9300 de 1 pulgada entonces escogeríamos el factor multiplicativo de 1.0011 (ver tabla abajo) 1.0011*28.816385=28.8480830235 El valor de 28.8480830235 es el que deberíamos ingresar en el transmisor

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Laboratorio 10 “Flujo de Medición” RATE FORMAT

Rate format nos permitirá mover el punto decimal en la visualización del valor. Lo encontramos en setup-system- rate display-rate format. Displayar RATE FORMAT? {#####.#}.Si es necesario puede cambiarse presionando Shift + Change para entrar al modo editar y con las flechas hacia arriba y hacia abajo para realizar los cambios. Para salir presionar la flecha derecha. RATE EGU RATE EGU nos permitirá cambiar a GPM o LPM. Lo encontramos en setup-system- rate display-rate egu. Cambiarlo si es necesario. FORWARD URV Forward urv nos permite colocar el valor máximo de caudal. Lo encontramos en setup-outputs-range info Displayar FORWARD URV? {#####.#} (Default {00100.0}). Realizar el cambio si es necesario. Luego de esta configuración presionamos la flecha izquierda, el sistema preguntara Go On-Line? Para aceptar se presiona la flecha derecha. ¿Qué parámetros indispensables ha configurado en primer lugar? ¿Qué sucedería si no configura estos parámetros?  

Top level >> test mode >> Off line mode >> mode A >> Simular coeff >> testing >> go off online >> Measurements Top level >> Setup >> Outputs

Los datos tomados no serían los correctos ya que los resultados serían muy disparejos, algunas configuraciones en el SETUP hacen cambiar mucho los datos

¿Qué equipo ha utilizado para la calibración? Magnetic Flowtube Simulator – Foxboro.

Graficar: Range Setting del simulador vs Flow Rate del transmisor

IMTSIM Range Flow Setting (mV/A) (LPM) 0,25 0,5 1 2 4 8

Rate 25,2 50,3 100,6 201,2 402,4 804,8

% of Output

Flow Rate Real (LPM)

3,3 6,27 12,53 24,34 50,14 100,43

25,4 50,87 100,85 201,638 402,34 804,789

Laboratorio 10 “Flujo de Medición”

Range Setting vs Flow Rate 800 600 400 200 0

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Laboratorio 10 “Flujo de Medición”

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Laboratorio 10 “Flujo de Medición”

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Laboratorio 10 “Flujo de Medición” VII.

TRABAJO ADICIONAL: INVESTIGAR EL FUNCIONAMIENTO DE LOS FLUJOMETROS DEL LABORATORIO E-7

Principio de funcionamiento Los flujómetros Coriolis operan basados en el principio de las fuerzas inerciales que se generan cuando una partícula en un cuerpo rotatorio se mueve con respecto al cuerpo acercándose o alejándose del centro de rotación. Si una partícula de masa dm se mueve con velocidad constante en un tubo T que esta rotando con una velocidad angular w con respecto a un punto fijo P adquiere 2 componentes de aceleración: a) Una aceleración radial ar (centrípeta) igual a w2r en dirección a P. b) Una aceleración transversal at (Coriolis) igual a 2wv perpendicular a ar y en la dirección que se muestra en la figura 1.

Figura 1.

Para aplicar la aceleración coriolis a la particular, se requiere una fuerza de magnitud 2wvdm en la direccion de at. Esta fuerza se obtiene del tubo oscilante. La reaccion de esta fuerza sobre el tubo oscilante es la fuerza coriolis: Fc=2wvdm. De la figura 1 se desprende que cuando un fluido con densidad B fluye a una velocidad constante v sobre un tubo oscilante que rota, cualquier longitud Dx del tubo oscilante experimenta una fuerza transversal coriolis de magnitud DFc=2 wvrADx, donde A es el área del tubo. Dado que el flujo másico se puede expresar como m=dm/dt=qm=rAV tendremos entonces que DFc= 2wqmDx. Al analizar las ecuaciones anteriores, se puede deducir que la medición de la fuerza coriolis producida por un fluido en movimiento en un tubo rotante entrega el flujo de masa en Figura 2: Medición del efecto coriolis. el tubo. Los tubos vibrantes de un medidor Coriolis tienen velocidades angulares cambiantes desde un máximo negativo, pasando por cero y llegando a un máximo positivo en forma periódica continua y sinusoidal. Al haber flujo por los tubos, se sobre impone la fuerza coriolis que también varía en forma sinusoidal. Debido a esta fuerza, el tubo se deforma de manera que la amplitud de la deformación es máxima en el centro entre los dos puntos de anclaje (ver figura 2). Como resultado, la fuerza coriolis generada en la primera mitad y segunda mitad del tubo son iguales pero opuestas. Estas fuerzas opuestas curvan el tubo, lo que es medido por los sensores obteniéndose el flujo másico.

Campos de aplicación Los flujómetros másicos Coriolis son usados en medición de gasolina, diesel, Fuel-oil, aceites, aditivos, gases comprimidos y licuados, pinturas, colorantes por mencionar algunos. Sus errores son del orden de ±0,1% pudiendo medir hasta 2.200 toneladas por hora. Los nuevos diseños son livianos y fáciles de montar siendo levemente más gruesos que la tubería en la que se instalarán, no requieren de soportes especiales pudiendo ser soportados directamente por las líneas ni de procedimientos complicados de ajuste en el montaje (ver figura 3). Por otra parte, además de medir flujo másico, el flujómetro Coriolis puede medir densidad, temperatura, flujo volumétrico y viscosidad, lo que lo convierte en uno de los instrumentos más poderosos del mercado.

Figura 3.

Laboratorio 10 “Flujo de Medición” I.

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OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y APLICACIONES INDUSTRIALES

Observaciones:  



El elemento primario censa el flujo mediante una membrana la cual convierte esta energía en otra energía de corriente la cual es de 4 a 20mA y esta es mostrada en el transmisor. Para realizar dicho laboratorio se tuvo que contar con el manual de cada equipo que se iba a utilizar como es el simulador, transmisor y sensor de flujo respectivamente, en el manual se indica los parámetros más importantes para poder obtener el flujo como es meter_factor, range_setting y units_slope. Estas opciones fueron difíciles de encontrar gracias a que la interfaz del transmisor no es una completamente optimizada a su tarea.

Conclusiones  

Para el respectivo laboratorio se obtuvo el conocimiento de las características del elemento como también sus respectivas partes, como es caja de conexiones, membrana y válvula. El diagrama de lazo permite comprender mejor el montaje que se va a realizar y como es la forma de conexión para encontrar algún posible fallo.



Se manipulo el flujometro presente en el laboratorio según las instrucciones dadas en el desarrollo del laboratorio.



Se llenaron y analizaron los datos que se tomaron de el transmisor del flujometro, estos claro después de realizar las respectivas configuraciones.