Quito – Ecuador
NORMA TÉCNICA ECUATORIANA
NTE INEN-ISO 5167-4
AC TO
Primera edición 2014-01
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MEDICIÓN DEL CAUDAL DE FLUIDOS MEDIANTE DISPOSITIVOS DE PRESIÓN DIFERENCIAL INTERCALADOS EN CONDUCTOS EN CARGA DE SECCIÓN TRANSVERSAL CIRCULAR. PARTE 4: TUBOS VENTURI (ISO 5167-4:2003, IDT)
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MEASUREMENT OF FLUID FLOW BY MEANS OF PRESSURE DIFFERENTIAL DEVICES INSERTED IN CIRCULAR CROSS-SECTION CONDUITS RUNNING FULL. PART 4: VENTURI TUBES (ISO 5167-4:2003, IDT)
_____________________________________ Correspondencia: Esta Norma Técnica Ecuatoriana es una traducción idéntica de la Norma Internacional ISO 5167-4:2003
DESCRIPTORES: Medición, caudal, fluidos, dispositivos, presión, diferencial, intercalados, conductos ICS: 17.120.10
34 Páginas
© ISO 2003 Todos los derechos reservados © INEN 2014.
NTE INEN-ISO 5167-4
2014-01
Prólogo nacional
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Esta Norma Técnica Ecuatoriana NTE INEN-ISO 5167-4 es una traducción idéntica de la Norma Internacional ISO 5167-4:2003, “Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full. Part 4: Venturi tubes”, la fuente de la traducción es la norma adoptada por AENOR. El comité nacional responsable de esta Norma Técnica Ecuatoriana y de su adopción es el Comité Interno del INEN.
2014-2125
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EN ISO 5167-4:2003
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ANTECEDENTES El texto de la Norma EN ISO 5167-4:2003 ha sido elaborado por el Comité Técnico ISO/TC 30 Medida del caudal de fluidos en conductos cerrados, en colaboración con el CMC. Esta norma europea debe recibir el rango de norma nacional mediante la publicación de un texto idéntico a la misma o mediante ratificación antes de finales de septiembre de 2003, y todas las normas nacionales técnicamente divergentes deben anularse antes de finales de septiembre de 2003. Esta norma junto con las Normas EN ISO 5167-1:2003, EN ISO 5167-2:2003 y EN ISO 5167-3:2003 anula y sustituye a la Norma EN ISO 5167-1:1995.
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De acuerdo con el Reglamento Interior de CEN/CENELEC, están obligados a adoptar esta norma europea los organismos de normalización de los siguientes países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, Eslovaquia, España, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Malta, Noruega, Países Bajos, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.
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DECLARACIÓN
El texto de la Norma Internacional ISO 5167-4:2003 ha sido aprobado por CEN como Norma Europea EN ISO 5167-4:2003 sin ninguna modificación.
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NOTA − En el anexo ZA se incluyen las correspondencias europeas de las normas internacionales citadas en esta norma.
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ISO 5167-4:2003
ÍNDICE
Página 6
1
OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN. ................................................................
6
2
NORMAS PARA CONSULTA..................................................................................
7
3
TÉRMINOS Y DEFINICIONES ...............................................................................
7
4
PRINCIPIOS DEL MÉTODO DE MEDIDA Y CÁLCULO .................................
7
5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9
TUBOS VENTURI CLÁSICOS ................................................................................ 8 Campo de aplicación ................................................................................................... 8 Configuración general ................................................................................................ 9 Material y fabricación. ...................................................................................................... Tomas de presión. .............................................................................................................. Coeficiente de descarga, C . ............................................................................................... Factor de expansibilidad [expansión], ε .......................................................................... Incertidumbre del coeficiente de descarga, C . ............................................................... Incertidumbre del factor de expansibilidad [expansión], ε . ......................................... Pérdida de carga. ...............................................................................................................
6 6.1 6.2
REQUISITOS DE INSTALACIÓN ................................................................................ Generalidades . ................................................................................................................... Longitudes rectas mínimas aguas arriba y aguas abajo para instalaciones entre diversos accesorios y el tubo Venturi . Acondicionadores del flujo . Requisitos adicionales específicos para tubos Venturi clásicos .
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6.3 6.4
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INTRODUCCIÓN . ......................................................................................................................
13 13 14 15 15 16 16 17 17 17 21 22
ANEXO A (Informativo) TABLA DE FACTOR DE EXPANSIBILIDAD [EXPANSIÓN] . .................................................
23
ANEXO B (Informativo) TUBOS VENTURI CLÁSICOS UTILIZADOS FUERA DEL ALCANCE DE LA NORMA ISO 5167-4 .
24
ANEXO C (Informativo) PÉRDIDA DE CARGA EN UN TUBO VENTURI CLÁSICO .
28
BIBLIOGRAFÍA.
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ISO 5167-4:2003
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INTRODUCCIÓN La Norma ISO 5167 consta de cuatro partes, que comprenden la geometría y el método de empleo (condiciones de instalación y funcionamiento) de placas de orificio, toberas y tubos Venturi, cuando son intercalados en un conducto en carga, para determinar el caudal del fluido circulando en el conducto. También da información necesaria para calcular el caudal y su incertidumbre asociada. La Norma ISO 5167 sólo se aplica a dispositivos de presión diferencial, en que el flujo permanece subsónico en toda la sección de medida, y donde el fluido puede considerarse monofásico, no siendo aplicable a la medida de flujo pulsatorio. Además, cada uno de estos dispositivos sólo pueden utilizarse entre de los límites especificados de tamaño de conducto y número de Reynolds. La Norma ISO 5167 trata de dispositivos para los que se han realizado experimentos directos de calibración, en número suficiente, desarrollados y de calidad para permitir sistemas coherentes de aplicación basados en sus resultados y coeficientes para dar con seguridad límites previsibles de incertidumbre.
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Los dispositivos introducidos en el conducto se denominan “dispositivos primarios”. El término dispositivo primario incluye también las tomas de presión. El resto de instrumentos o dispositivos requeridos para la medida, se conocen como “dispositivos secundarios”. La Norma ISO 5167 (todas las partes) comprende los dispositivos primarios, mientras que los dispositivos1) secundarios sólo se mencionarán ocasionalmente. La Norma ISO 5167 comprende las cuatro partes siguientes:
a) ISO 5167-1 proporciona términos generales y definiciones, símbolos, principios y requisitos, así como también métodos de medida e incertidumbre, que van a utilizarse conjuntamente con las Normas ISO 5167-2, ISO 5167-3 e ISO 5167-4. b) ISO 5167-2 especifica placas de orificio, que pueden utilizarse con tomas de presión en ángulo, tomas de presión a D y D/2, y tomas de presión2) en las bridas.
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c) ISO 5167-3 especifica toberas3) ISA 1932, toberas de radio largo y toberas Venturi, que se diferencian en la forma y en la posición de las tomas de presión. d) ISO 5167-4 especifica tubos4) Venturi clásicos.
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En las partes 1 a 4 de la Norma ISO 5167 no se tratan aspectos de seguridad. Es responsabilidad del usuario asegurar que el sistema encuentra las regulaciones aplicables de seguridad. 1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta parte de la Norma ISO 5167 especifica la geometría y método de empleo (condiciones de instalación funcionamiento) de tubos Venturi, cuando se intercalan en un conducto en carga, para determinar el caudal del fluido circulando en el conducto. Esta parte de la Norma ISO 5167 también proporciona información previa para calcular el caudal y es aplicable junto con los requisitos dados en la Norma ISO 5167-1. Esta parte de la Norma ISO 5167 se aplica sólo a tubos Venturi en los que el flujo permanece subsónico en toda la sección de medida, y donde el fluido puede considerarse monofásico. Además, cada uno de estos dispositivos sólo puede utilizarse dentro de límites especificados de tamaño de conducto, rugosidad, relación de diámetros y número de Reynolds. Esta parte de la Norma ISO 5167 no es aplicable a la medida de flujo pulsatorio. No incluye el empleo de tubos Venturi en tamaños de tuberías menores de 50 mm o mayores de 1 200 mm, o para números de Reynolds en el conducto inferiores a 2 × 105. 1) Véase ISO 2186:1973, Caudal de fluidos en conductos cerrados. Conexiones para transmisiones de señal de presión entre elementos primarios y secundarios. 2) En la Norma ISO 5167 no se consideran placas de orificio con tomas de presión en la vena contracta. 3) ISA es la abreviatura de la Federación Internacional de las Asociaciones Nacionales de Normalización a la que ha sucedido ISO en 1946. 4) En USA el tubo Venturi clásico es a veces denominado tubo Venturi Hersche.
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ISO 5167-4:2003
Esta parte de la Norma ISO 5167 se ocupa de tres tipos de tubos Venturi clásicos: a) fundidos; b) mecanizados; c) chapa de hierro en bruto soldada. Un tubo Venturi es un dispositivo que se compone de una entrada convergente conectada a un cuello cilíndrico que está a su vez conectado a una sección cónica de expansión denominada “divergente”. Las diferencias entre los valores de la incertidumbre del coeficiente de descarga, para los tres tipos de tubos Venturi clásicos, muestran, por una parte, el número de resultados disponibles para cada tipo de tubo Venturi clásico y, por otra parte, la definición más o menos precisa del perfil geométrico. Los valores están basados en datos recogidos hace muchos años. Toberas Venturi (y otras toberas) son tratadas en la Norma ISO 5167-3.
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NOTA 1 − Actualmente se han realizado investigaciones en el empleo de tubos Venturi en gas a elevada presión [≥ 1 MPa (≥ 10 bar)] (véase referencias [1], [2] y [3] en la bibliografía). En muchos casos, para tubos Venturi con secciones convergentes mecanizadas, se han encontrado coeficientes de descarga que están fuera del margen pronosticado por esta parte de la Norma ISO 5167 en 2% o más. Para utilizar tubos Venturi de exactitud óptima en gas, deberían calibrarse en el margen requerido de caudal. No es extraño el empleo de tomas individuales (o al menos dos tomas en cada plano) en gas a elevada presión. NOTA 2 − En Estados Unidos el tubo Venturi clásico se denomina a veces tubo Venturi Herschel.
2 NORMAS PARA CONSULTA
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Las normas que a continuación se indican son indispensables para la aplicación de esta norma. Para las referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición de la norma (incluyendo cualquier modificación de ésta). ISO 4006:1991 − Medición del caudal de fluidos en conductos cerrados. Vocabulario y símbolos.
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ISO 5167-1:2003 − Medición del caudal de fluidos mediante dispositivos de presión diferencial intercalados en conductos en carga de sección circular. Parte 1: Principios y requisitos generales. 3 TÉRMINOS Y DEFINICIONES
Para el propósito de esta norma, se aplican los términos y definiciones dados en las Normas ISO 4006 e ISO 5167-1. 4 PRINCIPIOS DEL MÉTODO DE MEDIDA Y CÁLCULO El principio del método de medida se basa en la instalación de un tubo Venturi dentro de una tubería en la que el fluido está en carga. En un tubo Venturi existe una diferencia de presión estática, entre la sección aguas arriba y la sección del cuello del dispositivo. Siempre que el dispositivo sea geométricamente semejante a uno sobre el que se ha realizado la calibración directa, y las condiciones de empleo las mismas, puede determinarse el caudal a partir de los valores medidos de esta presión diferencial y del conocimiento de las condiciones del fluido. El caudal másico, qm, puede determinarse utilizando la ecuación (1):
qm =
C 1− β
4
ε
π 4
d2
2 ∆pρ 1
(1)
Los límites de incertidumbre pueden calcularse utilizando el procedimiento dado en el apartado 8 de la Norma ISO 5167-1:2003.
INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA Documento: NTE INEN-ISO 5167-4
TÍTULO: MEDICIÓN DEL CAUDAL DE FLUIDOS MEDIANTE Código: ICS DISPOSITIVOS DE PRESIÓN DIFERENCIAL INTERCALADOS 17.120.10 EN CONDUCTOS EN CARGA DE SECCIÓN TRANSVERSAL CIRCULAR. PARTE 4: TUBOS VENTURI (ISO 5167-4:2003, IDT)
ORIGINAL: Fecha de iniciación del estudio: 2013-11-25
REVISIÓN: La Subsecretaría de la Calidad del Ministerio de Industrias y Productividad aprobó este proyecto de norma Oficialización con el Carácter de Por Resolución No. Publicado en el Registro Oficial No. Fecha de iniciación del estudio:
Comité Interno del INEN: Fecha de iniciación: 2013-12-13 Integrantes del Comité Interno: NOMBRES:
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Fechas de consulta pública: 2013-11-27 al 2013-12-12
Fecha de aprobación: 2013-12-13
INSTITUCIÓN REPRESENTADA:
Eco. Agustín Ortiz (Presidente) Ing. José Luis Pérez Ing. Paola Castillo Ing. Tatiana Briones
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Ing. Laura González Ing. Bolívar Cano Ing. Gonzalo Arteaga (Secretaría Técnica)
DIRECCION EJECUTIVA COORDINACIÓN GENERAL TÉCNICO DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN DIRECCIÓN DE VALIDACIÓN Y CERTIFICACIÓN DIRECCIÓN DE METROLOGÍA DIRECCION DE REGLAMENTACIÓN DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
Otros trámites: Compromiso Presidencial N° 20549 del 08 de junio del 2013, para el fortalecimiento de normas del Instituto Ecuatoriano de Normalización – INEN La Subsecretaría de la Calidad del Ministerio de Industrias y Productividad aprobó este proyecto de norma Oficializada como: Voluntaria Registro Oficial No. 159 de 2014-01-10
Por Resolución No. 13538 de 2013-12-20
AC TO TR EX Instituto Ecuatoriano de Normalización, INEN - Baquerizo Moreno E8-29 y Av. 6 de Diciembre Casilla 17-01-3999 - Telfs: (593 2)2 501885 al 2 501891 - Fax: (593 2) 2 567815 Dirección Ejecutiva: E-Mail:
[email protected] Dirección de Normalización: E-Mail:
[email protected] Regional Guayas: E-Mail:
[email protected] Regional Azuay: E-Mail:
[email protected] Regional Chimborazo: E-Mail:
[email protected] URL:www.inen.gob.ec