Diferencia entre placa de orificio de estrangulamiento y placa de orificio de restricción

Tanto las placas de orificio de estrangulación como las de restricción se basan en el principio de estrangulación por orificio, pero presentan diferencias significativas en cuanto a su posición funcional, principios de funcionamiento, escenarios de aplicación, diseño estructural y normas/especificaciones. A continuación se presenta una comparación detallada:

1. Orientación funcional​​

·    Placa de orificio de estrangulamiento : Constituye el componente principal de un sistema de medición de caudal por presión diferencial y debe utilizarse junto con transmisores de presión diferencial, dispositivos de toma de presión, etc. Su función principal es medir con precisión el caudal del fluido a través de la diferencia de presión generada por el orificio , estableciendo una relación funcional entre el caudal y la diferencia de presión basada en la ecuación de Bernoulli y el principio de continuidad del flujo (por ejemplo, según la norma ISO 5167). Es adecuada para la medición de caudal de fluidos monofásicos (líquidos, gases, vapor) y se utiliza ampliamente en el monitoreo de procesos, la medición de energía y la investigación experimental en industrias como la petrolera, química y energética.

·   Placa de orificio restrictora : Funciona como un dispositivo de control de flujo/presión , utilizado para restringir el caudal de fluidos o reducir la presión , no para mediciones precisas. Las aplicaciones típicas incluyen: reducción de la presión de fluidos de proceso donde no se requiere alta precisión, reducción de la erosión cuando existen grandes caídas de presión en las válvulas, garantía de un flujo bajo continuo (por ejemplo, líneas de lavado de bombas, derivaciones de bombas de reserva en caliente, líneas de muestreo para análisis) y reducción del ruido y el desgaste en sistemas de ventilación.

2. Principio de funcionamiento

·    Placa de orificio de estrangulamiento: Cuando el fluido pasa a través de la placa de orificio, la resistencia local provoca una contracción del flujo, aumentando la velocidad y disminuyendo la presión estática, creando así una diferencia de presión. Esta señal de presión diferencial se transmite mediante tuberías de impulso a un transmisor de presión diferencial, se convierte en una señal eléctrica estándar (p. ej., 4-20 mA ) y, finalmente, se calcula el caudal instantáneo/acumulado mediante un indicador de caudal. Para garantizar la precisión de la medición, es necesario cumplir estrictamente con los parámetros de la tubería (p. ej., relación de diámetros β=d/D ) y las especificaciones de instalación (longitud de los tramos rectos de tubería aguas arriba y aguas abajo).

·   Placa de orificio de restricción :

Restringe directamente el flujo o reduce la presión mediante la resistencia del orificio, sin depender de una relación precisa entre la diferencia de presión y el caudal. El diseño debe evitar la cavitación (la presión en la vena contracta no debe caer por debajo de la presión de vapor saturado). Para escenarios de gran caída de presión, se suelen utilizar diseños de reducción de presión en varias etapas (la caída de presión disminuye geométricamente en cada etapa) o diseños de múltiples orificios (por ejemplo, un solo orificio para DN ≤ 150 mm , múltiples orificios para DN > 150 mm ), o bien se logra la optimización mediante el diámetro del orificio y el número de placas (los diámetros de orificio comunes incluyen 12,5 mm, 20 mm, 25 mm y 40 mm).

3. Escenarios de aplicación

·    Placa de orificio de estrangulamiento : adecuada para escenarios que requieren una medición precisa del flujo , como el monitoreo del flujo de materiales de proceso, la medición de energía y la investigación experimental. Debe cumplir con las normas internacionales/nacionales (por ejemplo,ISO5167, GB2624 ). El fluido debe ser monofásico, homogéneo, sin cambio de fase, y el flujo debe ser paralelo al eje de la tubería.

Placa de orificio restrictora : Se centra en la restricción del flujo y el control de la presión , tales como:

1. Placas en serie a través de las válvulas que experimentan grandes caídas de presión para reducir la erosión del fluido en la válvula.

2. Reducción de presión y atenuación de ruido en sistemas de ventilación.

3. Escenarios que requieren un caudal bajo continuo, como líneas de derivación de bombas (protección contra caudal bajo), líneas de purga para bombas de reserva en caliente.

4. Situaciones en las que es necesario reducir la presión del material del proceso y los requisitos de precisión no son elevados.

4. Estructura y diseño

·    Placa de orificio de estrangulamiento : Estructuras estandarizadas (p. ej., placa de orificio estándar, boquilla, tubo Venturi). Requiere una estricta coincidencia con los parámetros de la tubería (relación de diámetros, longitud de tramos rectos). Mayor precisión (normalmente de ±0,5 % a ±5 %). Requiere calibración periódica. Los métodos comunes de toma de presión incluyen tomas en esquina (cámara, perforadas) y tomas en brida.

·    Orificio de restricción   Placa : Estructura flexible (orificio único/orificios múltiples, etapa única/etapa múltiple). Requisitos de precisión más bajos (por ejemplo, dentro de ±10%). Los efectos de la temperatura y el número de Reynolds sobre el coeficiente de flujo a menudo pueden ignorarse. Debe asegurarse de que la presión aguas abajo no sea inferior al 55% de la presión aguas arriba (para evitar el flujo crítico). El diseño debe considerar la distribución de la caída de presión, la selección del diámetro del orificio y el diseño multietapa (por ejemplo, usar varias etapas para caídas de presión >2,5 MPa).).

5. Normas y especificaciones

·    Placa de orificio de estrangulamiento : Sigue las normas internacionales/nacionales (por ejemplo,ISO5167, GB2624 ). Requiere calibración para garantizar la precisión de la medición.

·    Orificio de restricción   Placa : Diseñada de acuerdo con los estándares de la industria (por ejemplo,HG/T 20570, GD2000 Ciertos factores influyentes (como el efecto de la temperatura en el diámetro de la tubería) pueden despreciarse. Es fundamental asegurar que la presión aguas abajo no sea inferior al 55 % de la presión aguas arriba para evitar la cavitación y la sobrepresión.

6. Consideraciones especiales

·    Placa de orificio de estrangulamiento :   Requiere protección contra la cavitación (por ejemplo, si la presión en la vena contracta cae por debajo de la presión de vapor saturado, se produce el colapso de las burbujas, lo que genera vibraciones en la tubería y corrosión del material). En situaciones de grandes caídas de presión, puede ser necesario un diseño multietapa o el uso de materiales anticavitación.

·    Orificio de restricción   Placa : También requiere evitar la cavitación, pero se centra más en la economía y la fiabilidad, como la distribución de la caída de presión en conjuntos de orificios multietapa y la selección del diámetro del orificio.

Resumen : La placa de orificio de estrangulamiento es un dispositivo de medición de caudal , centrado en la dosificación precisa y que cumple con las normas internacionales. La placa de orificio de restricción es un dispositivo de control de caudal/presión , centrado en la restricción o regulación, que prioriza la practicidad y la economía. Si bien ambas se basan en el principio de estrangulamiento por orificio, su posicionamiento funcional, lógica de diseño y escenarios de aplicación difieren significativamente. La solución adecuada debe seleccionarse en función de los requisitos específicos (precisión de la medición, objetivos de control, presupuesto).