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Placa de orificio (ISO 5167-2)

Indique fluido, caudal máximo, tubo y ΔP del transmisor para obtener el diámetro del orificio, comprobar los límites de la norma, la pérdida de presión que queda en la línea y el tramo recto que necesita la instalación.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

Predimensionamiento
Fluido y caudal
Tubo, placa e instalación

Tubo de 4" schedule 40: D = 102,26 mm. Tubo de 6" sch 40: 154,05 mm.

—Diámetro del orificio
—

Presión diferencial y pérdida permanente según el caudal

La ΔP crece con el cuadrado del caudal. Líneas verticales: caudales mínimo y normal indicados.

Toque el gráfico para ver los valores.

Comparación con tobera ISA 1932 y Venturi clásico

Misma ΔP y mismo caudal máximo: pérdida de presión permanente de cada medidor. El β de cada uno aparece al tocar la barra.

Toque el gráfico para ver los valores.

Tramos rectos según la Tabla 3 de la ISO 5167-2

Fila de la tabla con el β inmediatamente superior al calculado. A: sin incertidumbre adicional; B: +0,5% en la incertidumbre de C.

Siguiente paso

Lleve los resultados de esta página a otra calculadora, con los campos ya rellenados.

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Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

qm = C ÷ √(1 − β⁴) · ε · (π/4) · d² · √(2 · ΔP · ρ1); β obtenido por bisección hasta igualar el caudal de diseño
C = 0,5961 + 0,0261β² − 0,216β⁸ + 0,000521(10⁶β/ReD)^0,7 + (0,0188 + 0,0063A)β^3,5(10⁶/ReD)^0,3 + (0,043 + 0,080e^(−10L1) − 0,123e^(−7L1))(1 − 0,11A)β⁴/(1 − β⁴) − 0,031(M2′ − 0,8M2′^1,1)β^1,3
A = (19000β/ReD)^0,8; M2′ = 2L2′/(1 − β); esquina: L1 = L2′ = 0; D y D/2: L1 = 1, L2′ = 0,47; brida: L1 = L2′ = 25,4/D (mm); D < 71,12 mm: + 0,011(0,75 − β)(2,8 − D/25,4)
Gas: ε = 1 − (0,351 + 0,256β⁴ + 0,93β⁸)[1 − (p2/p1)^(1/κ)]; ρ1 = p1 · M ÷ (Z · R · T1)
Pérdida permanente: Δϖ = [√(1 − β⁴(1 − C²)) − Cβ²] ÷ [√(1 − β⁴(1 − C²)) + Cβ²] · ΔP; potencia perdida = qv · Δϖ
Comparación: tobera ISA 1932 C = 0,9900 − 0,2262β^4,1 − (0,00175β² − 0,0033β^4,15)(10⁶/ReD)^1,15 (ISO 5167-3); Venturi mecanizado C = 0,995 y pérdida del 10% de la ΔP (ISO 5167-4)

Hipótesis y límites

  • Placa concéntrica de arista viva, flujo monofásico y estable, tubo lleno. Se desprecia la dilatación térmica de placa y tubo: indique D a la temperatura de operación.
  • Límites de la ISO 5167-2: 50 ≤ D ≤ 1000 mm, d ≥ 12,5 mm, 0,10 ≤ β ≤ 0,75; ReD ≥ 5000 (y ≥ 16000β² si β > 0,56 en tomas de esquina y D y D/2; ≥ 170β²D en tomas de brida); p2/p1 ≥ 0,75.
  • Tramos rectos de la Tabla 3 tomados en la fila de β inmediatamente superior al calculado (lado conservador); con dos accesorios en serie, también cuenta el tramo entre ellos.
  • Validación: β, C y ε comprobados con la biblioteca Python fluids (Caleb Bell), funciones C_Reader_Harris_Gallagher y orifice_expansibility, para los ejemplos por defecto.

Normas y documentos técnicos

  • ISO 5167-1:2022: Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full — Part 1: General principles and requirements
  • ISO 5167-2:2022 (e 2003): Part 2: Orifice plates
  • ISO 5167-3:2022: Part 3: Nozzles and Venturi nozzles; ISO 5167-4:2022: Part 4: Venturi tubes
  • ISO/TR 9464: Guidelines for the use of ISO 5167
  • Reader-Harris, M. Orifice Plates and Venturi Tubes. Springer, 2015
  • ASME MFC-3M: Measurement of Fluid Flow in Pipes Using Orifice, Nozzle, and Venturi

Legislación y reglamentos en España y la UE

  • Real Decreto 244/2016 y Directiva 2014/32/UE (MID): instrumentos de medida sujetos a control metrológico
  • UNE-EN ISO 5167-1 y UNE-EN ISO 5167-2: medición de caudal por presión diferencial
  • Real Decreto 809/2021: Reglamento de Equipos a Presión (tuberías de la instalación)

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula el diámetro de una placa de orificio?

Fije el caudal máximo y la ΔP del transmisor (por ejemplo, 25 kPa) e itere β hasta que la ecuación de la ISO 5167-2, con el C de Reader-Harris/Gallagher, dé ese caudal. Para 40 m³/h de agua en un tubo de 4" sch 40, el orificio ronda los 56 mm (β ≈ 0,55).

¿Qué ΔP elegir para la placa?

Los valores habituales van de 10 a 50 kPa (100 a 500 mbar). Más ΔP reduce β y mejora la lectura a caudales bajos, pero aumenta la pérdida permanente y el consumo de energía.

¿Cuánto tramo recto necesita la placa?

Depende del accesorio y de β. Según la Tabla 3 de la ISO 5167-2, una curva de 90° pide 22 D aguas arriba con β = 0,5 y 42 D con β = 0,6; aguas abajo, de 6 a 7 D. Una válvula de bola abierta pide 12 D.

¿Cuánta presión pierde la placa de forma permanente?

Entre el 50% y el 90% de la ΔP medida, según β. Con β = 0,5, cerca del 73%; un Venturi clásico pierde solo del 5% al 20%.