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Flow Control Actuator , actuador de control de flujo. (Instrumentación Industrial y Control de Procesos; definiciones básicas - Industrial Instrumentation and Process Control , basic definitions )  When a change in a measured variable with respect to a reference has been sensed , it is necessary to apply a control signal to an actuator to make corrections to an input controlled variable to bring the measured variable back to its preset value. In most cases any change in the variables , i.e. , temperature , pressure , mixing ingredients , and level , can be corrected by controlling flow rates.

Hence , actuators are in general used for flow rate control and can be electrically , pneumatically , or hydraulically controlled. Actuators can be self-operating in local feedback loops in such applications as temperature sensing with direct hydraulic or pneumatic valve control , pressure regulators , and float level controllers. There are two common types of variable aperture actuators used for flow control; they are the globe valve and the butterfly valve.

Cuando se ha detectado un cambio en una variable medida con respecto a una referencia , es necesario aplicar una señal de control a un actuador para hacer las correcciones necesarias a una variable controlada de entrada para devolver la variable medida a su valor predeterminado. En la mayoría de los casos , cualquier cambio en las variables , es decir , temperatura , presión , mezcla de ingredientes y nivel , puede corregirse controlando los caudales.

Por lo tanto , los actuadores se utilizan en general para el control del caudal y pueden controlarse eléctrica , neumática o hidráulicamente. Los actuadores pueden funcionar automáticamente en lazos de retroalimentación locales en aplicaciones tales como detección de temperatura con control directo de válvulas hidráulicas o neumáticas , reguladores de presión y controladores de nivel de flotación. Hay dos tipos comunes de actuadores de apertura variable que se utilizan para el control de flujo; son la válvula de globo y la válvula de mariposa.

Flow diagram , diagrama de flujos
Flow -directing T (heating of building) , T desviadora
Flow distribution , distribución de flujo , ( Mecánica de los fluidos ) See: flow field
Flow duration curve (FDC) , curva o diagrama de duración de caudales
Flow equalizer , igualador de gasto
Flow equation , ecuación de flujo , ( Mecánica de los fluidos ) Ecuación para el cálculo del flujo fluido (gas , vapor , líquido) por conductos o canales; consiste en una interrelación de las propiedades de los fluidos (tales como densidad o viscosidad) , las condiciones ambientales (tales como temperatura o presión) y la geometría y condiciones del conducto o canal (tales como el diámetro , la forma de la sección transversal , o la aspereza de la superficie)
Flow field , campo de flujo , (Mecánica de los fluidos )  Velocidad y densidad de un fluido como funciones de la posición y del tiempo. También conocido por distribución de flujo
Flow gage (gauge) , indicador de gasto
Flow gauge , medidor de caudal
Flow governor , regulador de caudal
Flow in (to) , afluir
Flow index (soil mechanics) , indice de flujo
Flow indicator , indicador de caudal o de gasto
Flow line , pendiente hidráulica , gradiente hidráulico , línea superior de la corriente; pendiente hidráulica; (embalse) contorno de inundación , curva de ribera; (petróleo) tubería de descarga; (mecánica de suelos) recorrido de filtración
Flow -line pipe , conducto de gravitación , tubería que sigue la pendiente hidráulica
Flow -line valve (petroleum) , válvula de descarga
Flow measurement , (Instrumentación industrial - Industrial instrumentation)  medición de caudal.

Flow Measurement Instruments. Flow measurements are normally indirect measurements using differential pressures to measure the flow rate. Flow measurements can be divided into the following groups: flow rate , total flow , and mass flow. The choice of the measuring device will depend on the required accuracy and fluid characteristics (gas , liquid , suspended particulates , temperature , viscosity , and so on.)

Instrumentos de medida de caudal. Las medidas de caudal son normalmente medidas indirectas que utilizan presiones diferenciales para medir el caudal. Las mediciones de caudal se pueden dividir en los siguientes grupos: caudal volumétrico o también tasa de flujo , caudal total y caudal másico. La elección del dispositivo de medición dependerá de la precisión requerida y las características del fluido (gas , líquido , partículas en suspensión , temperatura , viscosidad , etc.).

Measurement of flow

Measurement of flow is a methodology applied in any procedure involving the movement of substances from one location to another (such as the bulk transfer of oil from a road tanker to a storage tank in a garage). It serves the purpose of quantifying the amount of material supplied or managing and regulating a specific flow rate. In numerous processes, the efficiency of the facility hinges on the precise measurement and control of flow. Well-designed systems for measuring flow are harmonious with the substance or process they are assessing. Additionally, they must possess the capability to deliver the level of accuracy and consistency that aligns with the given application.

It is commonly asserted that an "ideal" flowmeter should be non-intrusive, cost-effective, exhibit absolute accuracy, infinite repeatability, and operate indefinitely without the need for maintenance. Regrettably, such a device has not been realized, despite claims by some manufacturers. Nevertheless, in recent years, substantial enhancements have been made to existing systems, and innovative products employing novel techniques are consistently entering the market. The realization of the so-called "ideal" flowmeter may be closer than anticipated, and potential users must now, more than ever, be well-versed in the available systems.

Basic principles of flow measurement

flow measurement necessitate brief exploration before delving into the functionality of the diverse measurement systems accessible. Flow can be gauged either as a volumetric quantity or an instantaneous velocity (typically translated into a flow rate). The interconnectedness of these measurements is evident in Figure 1.

Figure 1 . Flow-time graph. -

When the flow rate is documented over a duration, the quantity corresponds to the area beneath the curve (shaded region). Many instruments can automatically establish this, a process known as integration. The integrator of an instrument may execute this either electrically or mechanically.

Streamlined and turbulent flow

Flow characterized by streamlined and turbulent behavior can be effectively illustrated through examples. Reynolds extensively researched this phenomenon, and Figure 2 elucidates the concept of streamlined flow, also known as laminar flow.

Figure 2 Reynolds’s experiment. -

In this scenario, a thin filament of colored liquid is introduced into a flowing water quantity within a smooth glass tube. All fluid particles follow paths parallel to the tube walls, causing the colored liquid to move in a straight line, resembling a tube within a tube. However, this state is dependent on velocity and viscosity. As velocity increases, a critical velocity is reached, leading to the dispersion and mixing of the colored liquid with the carrier liquid, marking the transition to turbulent flow. In summary, below the critical velocity, flow is streamlined or laminar, and above the critical value, it is termed turbulent, a common occurrence in practice. Reynolds expressed this data dimensionlessly through the formula:

where Re is the Reynolds number, D is the diameter of the installation throat, v is velocity, ρ is the density of the fluid, and μ is the absolute viscosity. Laminar flow is expected if  the Reynolds number is less than 2000 and turbulent if it is greater than 4000  ( Re < 2000, turbulent if  Re > 4000), and the critical zone lies in between. Systems with the same Reynolds number and geometric similarity are considered to have dynamic similarity.

Flow profile

The velocity profile across the diameter of a pipe, influenced by various factors, defines the flow profile. For laminar flow, the profile is parabolic, with the center's velocity about twice the mean velocity. In turbulent flow, after a sufficient straight pipe run, the flow profile becomes fully developed. The concept of "fully developed flow" is crucial for well-designed flow measurement systems. In fully developed flow, the center's velocity is only about 1.2 times the mean velocity, providing the most accurate, repeatable, and linear flow measurement.

Energy of a Fluid in Motion

Let's explore the ways in which energy is represented in a moving fluid. This will aid in understanding the utilization of the Reynolds number in universal flow equations. The fundamental types of energy associated with a moving fluid are:

(a) Potential energy or potential head.

(b) Kinetic energy.

(c) Pressure energy.

(d) Heat energy.

Potential Energy This energy exists within the fluid due to its position or elevation concerning a fixed level. For instance, if 1 m³ of liquid with a density of p1​ kg/m³ possesses a mass of p1​ kg, it would necessitate a force of 9.81×p1​×N to uphold it at a location where the gravitational constant g is 9.81 m/s². Therefore, if it rests at a height of z meters above a reference plane, it would possess 9.81×p1​×z joules of energy due to its elevation.

Kinetic Energy

This energy resides within a fluid owing to its motion. If 1 m³ of fluid with a density of p1​ kg/m³ and a velocity of V1​ m/s possesses a kinetic energy of  (1)/(2)​p1​×V1​ 2 joules.

Pressure Energy

A fluid contains this energy due to its pressure. For instance, a fluid with a volume of v1m³ and a pressure of p1​ N/m² would possess a pressure energy of p1​×v1 joules.

Internal Energy

The fluid also contains energy due to its temperature, known as heat energy. When there's resistance to flow, such as friction, other forms of internal energy convert into heat energy.

Total Energy

The total energy E of a fluid is calculated by the equation:

Total energy (E) = potential energy + kinetic energy + pressure energy + internal energy

Total energy (E) = potential energy + kinetic energy + pressure energy + internal energy

E= P.E. + K.E. + PR.E. + I.E

Medición de flujo o caudal

La medición de flujo es una técnica utilizada en cualquier proceso que requiera el transporte de un material de un punto a otro (por ejemplo, suministro a granel de aceite desde un camión cisterna hasta un tanque de almacenamiento en un garaje). Puede emplearse para cuantificar un cargo por el material suministrado o para mantener y controlar una tasa específica de flujo. En muchos procesos, la eficiencia de la planta dependerá de la capacidad para medir y controlar el flujo con precisión. Los sistemas de medición de flujo diseñados adecuadamente son compatibles con el proceso o el material que están midiendo. También deben ser capaces de proporcionar la precisión y repetibilidad más apropiadas para la aplicación.

A menudo se dice que "el medidor de flujo ideal debería ser no intrusivo, económico, tener una precisión absoluta, repetibilidad infinita y funcionar siempre sin necesidad de mantenimiento". Desafortunadamente, tal dispositivo aún no existe, aunque algunos fabricantes puedan afirmar lo contrario. Sin embargo, en los últimos años se han realizado muchas mejoras a los sistemas establecidos, y constantemente se están introduciendo nuevos productos que utilizan técnicas novedosas en el mercado. El "medidor de flujo ideal" puede no estar tan lejos de la realidad, y ahora más que nunca los usuarios potenciales deben estar completamente conscientes de los sistemas a su disposición.

Los principios básicos de la medición de flujo requieren una breve exploración antes de analizar el funcionamiento de los diversos tipos de sistemas de medición disponibles. El flujo se puede medir como una cantidad volumétrica o como una velocidad instantánea (normalmente traducida a una tasa de flujo). Puedes observar la interdependencia de estas medidas en la Figura 1.(arriba)

 

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Flow meter or flow indicator , fluxímetro , medidor de caudal. (Instrumentación industrial - Industrial instrumentation) Electromagnetic flow meters can only be used in conductive liquids. The device consists of two electrodes mounted in the liquid on opposite sides of the pipe. A magnetic field is generated across the pipe perpendicular to the electrodes as shown in Fig. a. The conducting fluid flowing through the magnetic field generates a voltage between the electrodes , which can be measured to give the rate of flow. The meter gives an accurate linear output voltage with flow rate. There is no insertion loss and the readings are independent of the fluid characteristics , but it is a relatively expensive instrument.

Fig. a - Caudalímetros o flujómetro electromagnético

Los caudalímetros o flujómetros electromagnéticos solo se pueden utilizar en líquidos conductores. El dispositivo consta de dos electrodos montados en el líquido en lados opuestos de la tubería. Un campo magnético se genera a través de la tubería perpendicular a los electrodos , como se muestra en la figura a. El fluido conductor que fluye a través del campo magnético genera un voltaje entre los electrodos , que se puede medir para dar el caudal volumétrico o tasa de flujo. El medidor proporciona un voltaje de salida lineal preciso con el caudal. No hay pérdida de inserción y las lecturas son independientes de las características del fluido , pero es un instrumento relativamente caro.

Flow mixer. ( Mechanical Engineering ) Liquid-liquid mixing device in which the mixing action occurs as the liquids pass through it; includes jet nozzles and agitator vanes. Also known as line mixer. Mezclador de caudal , ( Ingeniería mecánica ) Mecanismo mezclador de líquido con líquido en el que la mezcla de líquidos tiene lugar al pasar ambos a través del mezclador; incluye toberas de chorro y aletas agitadoras. También se conoce como mezclador en línea
Flow net , red de flujo , red de percolación o de flujo o de escurrimiento. ( Mecánica de los fluidos ) Diagrama utilizado en el estudio del flujo de un fluido a través de una sustancia permeable (tal como el agua por una estructura del suelo) que tiene dos nidos de curvas , uno que representa las líneas de flujo , que siguen la senda del fluido , y el otro líneas equipotenciales que conectan puntos de igual carga hidrostática
Flow nozzle , (Instrumentación industrial - Industrial instrumentation)  tobera o boquilla medidora de gasto o caudal; boquilla o tobera de flujo , boquilla medidora de gasto , boquilla de flujo

The flow nozzle is a good compromise on the cost and accuracy between the orifice plate and the Venturi tube for clean liquids. It is not normally used with suspended particles. Its main use is the measurement of steam flow. The flow nozzle is shown in Fig. c.

Fig. c

La boquilla de flujo ( boquilla de caudal , tobera medidora de caudal , cánula , etc. ) es un buen compromiso entre el costo y la precisión entre la placa de orificio y el tubo Venturi para líquidos limpios. Normalmente no se usa con partículas suspendidas. Su uso principal es la medición del flujo de vapor. La boquilla de flujo se muestra en la Fig. c.

Flow packer (petroleum) , obturador de flujo
Flow pattern , diagrama de circulación
Flow pattern , patrón de flujo , ( Mecánica de los fluidos ) Patrón de flujo de dos fases en un conducto o canal , que toma en consideración la relación de gas o líquido y las condiciones de resistencia al flujo y retención de líquido
Flow prediction , predicción de caudal
 

 

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