En la tubería del lado del aceite vegetal tiene diferentes características físicas y químicas puesto que no es tan agresivo como el catalizador además que no tiene características electromagnéticas y su densidad es mayor, por lo cual se propone un medidor de flujo de área variable debido a que este tiene un costo bajo, la exactitud necesaria y aunque tiene partes móviles estas no tienen mucho desgaste por que tendrán demasiada lubricación a causa de que estará midiendo es aceite además de que este tipo de medidor se recomienda para líquidos limpios
Los medidores de área variable se caracterizan por el cambio de área que se reduce entre el elemento primario en el movimiento y el cuerpo del medidor. Pueden asimilarse a una placa de orifico cuyo diámetro interior fuera variable dependiendo del flujo y de la fuerza de arrastre producida por el fluido.
Los medidores de flujo de área variable poseen un flotador que cambia su posición dentro de un tubo, en proporción al flujo del fluido. El flotador esta en equilibrio entre su peso, la fuerza de arrastre del fluido, la fuerza de empuje del fluido sobre el flotador. El flujo depende del peso específico del fluido, de su viscosidad y de los valores de la sección interior del tubo, ya que la misma cambia según sea el punto de equilibrio del flotador. La ecuación básica del rotámetro desarrollada por Colburn [2] se muestra en las ecuaciones 6a y 6B.
Ecuación 6A Ecuación básica del rotámetro en unidades normales
Ecuación 6B Ecuación básica del rotámetro en unidades másicas
Las ecuaciones 6A y 6B permiten determinar el flujo del fluido que pasa a través de un rotámetro conocido. Este flujo depende del peso específico del líquido y de la sección del tubo, ya que la misma cambia según sea el punto de equilibrio del flotador. Por este motivo, la elección del tamaño de los rotámetros es laboriosa y es conveniente emplear algún método que simplifique los cálculos anteriores. Con el fin de normalizar los cálculos se acostumbra a referir los flujos de líquidos o vapores y gases a sus equivalentes en agua y aire respectivamente. Considerando un flotador de acero inoxidable 316, con densidad 8.04, que es de los más utilizados, la ecuación queda como se muestra en la ecuación 7.
… Ecuación 7
Finalmente el flujo equivalente en agua es el mostrado en la ecuación 8. … Ecuación 8
La caída de presión se pude determinar a partir del flotador. Mediante la selección adecuada del peso y el diámetro del flotador se puede seleccionar el valor de la caída de presión la cual es constante para todo el intervalo de medición del medidor, se puede hacer tan baja como se desee.
Sus ventajas son incertidumbre baja, fácil instalación, poco mantenimiento, fácil de lectura, fácil detección de fallas de operación, no necesita enderezador de flujo, no es necesario condiciones especiales en la entrada y salida del flujo. En algunas instalaciones el tubo se puede remplazar, o se puede cambiar el flotador para cambiar el alcance del instrumento, sin quitar el medidor de la línea.
Para poder seleccionar los el instrumento se determinó la velocidad del aceite de forma experimental, usando un litro de acetite vegetal de girasol de la marca cristal el día 11 de noviembre del 2012 a temperatura de 16 ºC en el periodo de 19:45 a 20:04 hrs se hizo fluir por un tubo de ½” de acero inoxidable obteniendo valores de tiempo los cuales se muestran en la Tabla 8.
Tabla 8 Valores determinación de velocidad de aceite virgen
Prueba Tiempo (S) 1 7,20 2 7,29 3 6,94 4 6,97 5 7,44 6 7,55 7 7,00 8 7,12 9 6,95 10 7,35
Promediando los 10 valores de muestreo de la Tabla 8 se tiene el valor siguiente: … Ecuación 9
Por una regla de 3 determinamos el flujo de litros que pasa en un minuto:
A si mismo se determinó para aceite usado el día 25 de noviembre del 2012 a temperatura de 14 ºC en el periodo de 22:05 a 22:37 hrs se hizo fluir por un tubo
de ½” de acero inoxidable obteniendo valores de tiempo los cuales se muestran en
la Tabla 9.
Tabla 9 Valores determinación de velocidad de aceite usado
Prueba Tiempo (S) 1 8,25 2 8,42 3 8,07 4 8,08 5 8,8 6 8,02 7 8,26 8 8,02 9 8,55 10 8,01
Promediando los 10 valores de muestreo de la Tabla 8 se tiene el valor siguiente: … Ecuación 11
Por una regla de 3 determinamos el flujo de litros que pasa en un minuto:
… Ecuación 12
Una selección cuidadosa y adecuada del volumen de control permitirá poner en evidencia las variables convenientemente. El volumen de control utilizado se indica en líneas de punto en la Figura 16
El caudal en volumen se puede expresar como:
Ecuación 12 ecuación del caudal del rotámetro
Dónde:
q= caudal
k=relación entre diámetros del tubo y flotador [(D/Df)2-1]
ρf= densidad media del flotador
ρl= densidad del liquido
Tomando el valor de tablas, por lo cual para un flotador metálico de acero su densidad:
ρf=7850 kg/m3
Y sacando de las referencias bibliográficas la densidad del aceite usado tenemos que:
Densidad de aceite de cocina usado= 0.828 gr/ml = 828 Kg/m3 Factor de corrección por viscosidad
La teoría cinética de los gases establece que la viscosidad dinámica µ es
proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura absoluta (e independiente de la presión para valores superiores a 10 bares.
Siendo necesario aplicar una corrección por las diferencias de temperatura entre la de ensayo y la normalizada que se expresa:
…Ecuación 13
Dónde:
Fv= Factor de corrección por viscosidad.
Ta= temperatura absoluta estándar (normalizada) (273,15 + 25 ºC = 298,15 ºK).
Q(corregido)= Fv x q = 0.555x7.2744= 4.0413 De la ecuación 12 despejamos a k
Introduciendo datos y resolviendo:
Dado que k es una relación obtendremos el diámetro del flotador:
Y tomando el tamaño de la tubería de ½” y despejando el diámetro del flotador de
k:
De las ecuaciones 6 y 7 podemos observar que el valor de flujo volumétrico es 8,32 l/min y 7,2744 l/min los cuales se puede deducir que es mayor el gasto en el aceite vegetal virgen por lo cual este valor trasladándolo a horas da 499,2 l/hr y con este valor se puede seleccionar el rotámetro en base a tablas de los fabricantes usando la Tabla 10 se determine el tamaño del cono debe de ser de N19.26 y tomando la tabla de la marca Omel (Tabla 11 ) se determina el modelo del medidor [29].
Tipos de flotador Ratas de flujo para líquidos Tamaños de cono
Tabla 10 Determinación de tamaños de cono para rotámetros
Tabla 12 Codificación para hacer la requisición de los rotámetros de marca Omel
Por lo cual se requerirá el medidor de flujo M250-03-C1-F6-TI-S3 que se muestra a en la Figura 17.