Problemas de la variable nivel
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Este documento presenta 5 problemas de ingeniería sobre el cálculo del rango de transmisores de nivel para tanques. Los problemas incluyen calcular el rango para tanques abiertos, cerrados y horizontales con diferentes configuraciones y fluidos. También incluye calcular el nivel de alarma y la interfaz entre dos fluidos usando un transmisor de presión diferencial. Las ecuaciones y diagramas relevantes se proporcionan para cada cálculo.
Problemas de la variable nivel
- 1. 1 Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Campo 1 Ingeniería en Alimentos Instrumentación y Control Estudio de la variable nivel. (Problemas) Profesor: Jesús Herrera Martínez Integrantes: Becerra Chicho Mitzy Alejandra……………..…….100% Beltrán Gonzales Brenda Maritza………………….100% Melo Cruz Stephanie……………………………..…100% Mendoza Pérez Laura Beatriz……………………...100% Ortiz Retana Arleth Mitzi…………………………….100% Víquez Arteaga Andrea…………………………...…100% Ciclo: 2017-II Grupo: 2851
- 2. 2 Calculo de la variable nivel (Problemas) 1. Calcular el rango de un transmisor de nivel para un tanque abierto o atmosférico con una pierna reguladora dado los siguientes datos: Tanque cilindro vertical Dimensiones: 40 ft de piso a techo La conexión del nivel más bajo: 1 ft 6 in Nivel más alto tiene una conexión en el techo. Gravedad específica del fluido: 0.87 Tiene un sello químico de 1 in de agua de presión El transmisor es un sello químico como se muestra a continuación en la figura 1. Calculo Para poder resolver dicho problema es necesario hacer uso de la siguiente ecuación: Dónde: Sustituyendo en la ecuación 1, para obtener el resultado: Conclusión: Con respecto al resultado obtenido se puede concluir que el transmisor detectará 1 pulgada de agua, cuando no exista un nivel que no puede ser medido. Por lo que el intervalo será entre 1 a 402 pulgadas de agua. Figura 1. Esquema de para el cálculo del rango del transmisor de nivel (hay ecualizador)
- 3. 3 1.2.- A continuación en la siguiente figura se muestra un esquema similar al anterior. Calcule el rango de un transmisor nivel A continuación se muestra la ecuación para la resolución del problema. Sustituyendo datos: Por lo tanto: Conclusión: El transmisor detectara una pulgada de agua cuando no exista un nivel medible. Por lo que el rango será de una pulgada de agua a un lapso de 402 y hasta 403 pulgadas de agua. Figura 2. Esquema de apoyo para el cálculo del rango del transmisor de nivel (no hay ecualizador)
- 4. 4 2. Calcular el rango del transmisor de nivel tipo burbujeo. Datos: Tanque atmosférico, dimensiones 8 ft hasta el fondo, dispositivo de medición: medidor de burbujeo con un nivel mínimo de 6 in en el fondo del tanque. El nivel máximo es de 7 ft 6 in, el líquido es agua, la temperatura es de 98 °C DONDE: Figura 3. Esquema de apoyo para el cálculo del rango del problema 2
- 5. 5 DADO QUE: Buque= Sumidero Dimensiones= 8´0” profundo Dispositivo de medición= Tubo de burbuja con extremo 6” por encima del fondo Nivel máximo = 7’- 6” Liquido= Agua Temperatura= 98 °C Resultado= El rango es de 70.2” in. (Nivel mínimo) A 12.6” in (nivel máximo). Se debe especificar un transmisor con elevación cero.
- 6. 6 3. Calcular el nivel de alarma para un tanque horizontal: Figura 3. Esquema de apoyo para el cálculo del nivel de alarma Datos: Recipiente cilíndrico horizontal con tapas elípticas Dimensiones: 12ft Di x 30 ft a líneas tangenciales Conexiones de 4 in arriba del fondo Los puntos de alarma están a 20% y 80% máximo de la capacidad
- 7. 7 Conclusión: El transmisor es de conexión de 4” encima del botón, por lo tanto el rango es de 0” a 140” de líquido. La alarma en el punto bajo es de 33” del líquido o 23.571%. La alarma en el punto alto es a 103” del líquido o 73.51%. La salida del transmisor al 20% del volumen está dado por: PL= 0.23571 (15-3)+3 PL=5.829 psig =161.9 in H2O La salida del transmisor al 80% del volumen está dado por: PH=0.73571 (15-3)+3 PH=11.829 psig o 328.6 in H2O
- 8. 8 4. Calcular el rango de un transmisor de nivel con fluido de sello. Datos: Fluido: Líquido corrosivo Gravedad específica: 0.80 Gravedad especifica del sello: 0.975 Longitud entre conexiones: 6 ft Las ecuaciones que se emplearon se muestran a continuación: Para el cálculo de la anchura. Dónde: Sustituyendo datos en las ecuaciones: Por lo que: Conclusión: El rango es de 70,2 pulgadas de agua (nivel mínimo) a 12,6 pulgadas (nivel máximo). Se especificará un transmisor con elevación cero. Figura 4. Esquema de apoyo para el cálculo de nivel con fluido de sello
- 9. 9 5. Calcular la medición de la interface usando un transmisor o celda de presión diferencial, usando 2 medidores de burbujeo. Dispositivo de medición: transmisor de presión diferencial Diferencia entre niveles 5 ft Gravedades especificas 0.82 y 0.70. Variables establecidas: * G1 = 0.82 * G2 = 0.70 * h = 60 pulgadas Dónde: Figura 5. Transmisor de presión diferencial
- 10. 10 Secuencia de cálculo: Conclusión: El rango del transmisor va de 42.0” W.C. a 49.2” W.C. El cero debe ser suprimido para proporcionar el intervalo de funcionamiento adecuado. Bibliografía: W.G. Andrew y H.B. Williams. (1982) Applied instrumentation in the process industries. Volumen III. Second edition. Engineering data and Resource material.