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Flujo por presión diferencial y placa de orificio

Una placa de orificio no mide flujo — hace una caída de presión, y el flujo sube con la raíz cuadrada de esa caída, así que algo tiene que sacar esa raíz. Equivóquese en una línea de impulso, en el cero, o en la raíz cuadrada y el número de la pantalla queda falso con toda confianza. Seis medidores de flujo por presión diferencial, cuatro lecturas — flujo indicado, la presión diferencial, las líneas de impulso, la configuración — incluyendo los dos pares que se parecen: una toma baja tapada contra un corrimiento de cero (las dos leen alto), y una toma alta bloqueada contra líneas invertidas (las dos leen bajo), que solo se separan por la presión diferencial.

Por Francisco Padilla Interactiva Nivel técnico

Antes de empezar — resumen del trabajo

Una placa de orificio no mide flujo — hace una caída de presión, y un transmisor de presión diferencial mide esa caída. La física es todo el trabajo: a través de un orificio, el flujo es proporcional a la raíz cuadrada de la presión diferencial, así que algo — el transmisor o el sistema de control — tiene que sacar esa raíz. Equivóquese en las líneas de impulso, en el cero, o en la raíz cuadrada y el número de la pantalla queda falso, calladito y con toda confianza.

  • Flujo ∝ √DP — el orificio hace la caída, la √ la vuelve lineal en flujo
  • Las líneas de impulso tapadas, invertidas o con fuga son el problema de campo número 1 del flujo por presión diferencial
  • Un cero corrido y una raíz cuadrada faltante o duplicada son los errores clásicos de configuración
  • Lea cuatro cosas: el flujo indicado contra una comprobación independiente, la presión diferencial que siente el transmisor, las líneas de impulso, y la configuración (cero, √, rango)

Un orificio mide presión, no flujo

Un medidor de flujo por presión diferencial es una inferencia, no una medición. Meta una placa con un barreno preciso en un tubo y el flujo se tiene que acelerar para pasar; acelerar cuesta presión, así que aparece una caída de presión a través de la placa — más alta aguas arriba, más baja aguas abajo. Un transmisor de presión diferencial lee esa caída por dos tubitos llamados líneas de impulso conectados a cada lado de la placa. Nunca ve el flujo; ve un diferencial e infiere lo demás. Esa inferencia la gobierna una sola ecuación, y todo el oficio del flujo por presión diferencial vive dentro de ella: el flujo es proporcional a la raíz cuadrada de la presión diferencial. Duplique el flujo y la presión diferencial se cuadruplica; corra al 75% de escala completa y la presión diferencial es 0.75² = 56% del rango del transmisor.

La raíz cuadrada no es opcional, y va exactamente en un solo lugar

Como la relación es una raíz cuadrada, algo tiene que sacar esa raíz para volver la señal de presión diferencial en un número de flujo — o el transmisor, en su propio modo de raíz cuadrada, o el sistema de control aguas abajo. Déjela fuera y el lazo reporta el diferencial crudo como si fuera flujo: con un flujo real de 75% la presión diferencial es 56% del rango, así que el indicador marca 56% en lugar de 75%. El error es cero en los extremos de la escala y peor en el medio, que es justo donde más cuesta notarlo. El error contrario es igual de común: sacar la raíz cuadrada dos veces — una en el transmisor y otra en el sistema de control — y la lectura se dobla para el otro lado. La regla es sencilla y vale la pena decirla en voz alta durante la puesta en marcha: la raíz cuadrada se extrae una sola vez, y todos se ponen de acuerdo en dónde.

Nota de campo — dos pares que se parecen hasta que lee la revisión correcta

Las fallas de flujo por presión diferencial se agrupan en parecidas, y el instrumento que les pone nombre no es la lectura de flujo. Dos formas de leer alto (~80%): una toma del lado bajo tapada atrapa presión, así que la presión diferencial se trepa y se pasea, mientras que un cero corrido agrega un desplazamiento fijo, así que la lectura queda alta pero completamente estable. Sepárelas con las revisiones de impulso y de configuración — una toma tapada se ve en la línea de impulso y brinca; un corrimiento de cero muestra un cero distinto de cero y se queda quieto. Dos formas de leer bajo: una toma del lado alto tapada desploma la presión diferencial hacia cero pero la deja positiva (~5 inH2O), mientras que unas líneas de impulso invertidas hacen que el transmisor vea una presión diferencial negativa (~−56) y lo tiran duro hacia abajo de escala. El número de flujo no puede separar esas dos — solo el signo de la presión diferencial puede.

Las líneas de impulso son donde se echa a perder el flujo por presión diferencial

El transmisor normalmente está bien; los dos tubitos que lo conectan al tubo son donde vive el problema de campo. Una toma se tapa con sarro, lodo o hidrato y el diferencial sale falso. El gas se junta en una pierna llena de líquido, o el líquido se condensa en una llena de gas, y las cargas hidrostáticas de los dos lados dejan de coincidir, sesgando la presión diferencial. Una fuga en una pierna se le sangra la presión. Y en cualquier línea que acaban de intervenir, el error clásico son las conexiones invertidas — la toma alta quedó en el puerto bajo. Nada de esto toca el proceso; el flujo es exactamente el que siempre fue. El número miente porque la señal de presión que llega al transmisor se corrompió entre la placa y los puertos. Una lectura alta e inestable casi siempre es una toma; una lectura pegada abajo de escala saliendo de un paro casi siempre son líneas invertidas.

Cero y rango — el corrimiento callado de la configuración

Dos ajustes dentro del transmisor van envenenando poco a poco un flujo por presión diferencial si nadie los revisa. El cero es lo que el transmisor llama diferencial nulo; déjelo correrse unas cuantas pulgadas de agua y toda lectura queda sesgada hacia arriba — estable, creíble, y con las líneas de impulso perfectamente limpias. La única forma de cacharlo es bloquear el transmisor en una condición de flujo verdaderamente detenido y confirmar que lee cero de diferencial y cero de flujo, no unas ocho pulgadas residuales. El rango — la presión diferencial que corresponde al flujo de escala completa — tiene que coincidir con el diferencial de diseño del orificio; equivóquese y toda la curva queda escalada de más o de menos. Ninguna de las dos fallas deja marca en el tubo. Solo se encuentran leyendo la configuración contra lo que debería ser.

La disciplina

Cuatro lecturas le ponen nombre a cada falla de este simulador. Compare el flujo indicado contra una comprobación independiente — un ultrasónico de abrazadera, una curva de bomba, un indicador de tanque — porque un flujo por presión diferencial puede estar equivocado con toda confianza y solo un segundo método lo demuestra. Lea la presión diferencial que siente el transmisor y pregúntese si es el cuadrado de la fracción de flujo (56 inH2O al 75%); su magnitud y su signo separan las fallas de impulso. Revise las líneas de impulso por tapones, gas e inversión. Y verifique la configuración — cero, extracción de raíz cuadrada, rango — contra lo que debería ser. Lea las cuatro, mida cada una contra la física de √DP, y el medidor le dice si el número de la pantalla es real o nada más creíble.