¿Cómo se mide el caudal másico o volumétrico de un líquido, agua, gas o vapor?
Todo lo que necesita saber sobre la medición de caudal.
Nuestros expertos explican la definición, funcionamiento y principioLe mostraremos los distintos tipos de caudalímetros, cómo instalarlos y cómo mantenerlos.
Los caudalímetros miden el caudal de los fluidos a través de las tuberías y se utilizan en la mayoría de los procesos industriales. Existen varias categorías de caudalímetros. Para elegir el tipo más adecuado para una aplicación concreta, es importante tener en cuenta las condiciones del proceso, el rango y la precisión deseados, los requisitos de limpieza del fluido y si se va a utilizar para medir líquidos o gases.
¿Cuál es la definición de caudalímetro?
Se distingue entre caudalímetros volumétricos y caudalímetros másicos. Un caudalímetro volumétrico es un instrumento versátil que mide la cantidad de fluido (volumen) que pasa por un punto dado en un tiempo determinado. Este dispositivo mide el volumen y el caudal del fluido que circula por una tubería, generalmente un flujo líquido como el aguaa flujo de gas y un flujo de vapor.
Algunos instrumentos de medición miden el caudal másico, es decir, la masa de fluido que circula por una tubería durante un periodo de tiempo determinado. La conversión entre caudal volumétrico y caudal másico es posible cuando se conoce la densidad del fluido y se conocen también otras características como la presión y la temperatura.
Nota: Los caudalímetros y los indicadores de caudal no deben confundirse, ya que los indicadores de caudal no miden el valor del caudal, sino que simplemente indican si el fluido se mueve o no a través de un circuito.
¿Cuál es la unidad de medida del caudal?
El caudal volumétrico utilizado para medir el flujo de líquidos y gases, generalmente representado por el símbolo Q, se expresa normalmente en m3/h o l/s.
El caudal másico se expresa en gramos por segundo (g/s) o kilogramos por hora (kg/h). Un error común que se comete al instalar caudalímetros es confundir los contadores totales con las unidades de caudal.
Los contadores totales miden el caudal que ha pasado por el contador desde que se encendió por primera vez.
¿Cómo elegir el caudalímetro adecuado?
Los caudalímetros modernos se fabrican utilizando numerosas tecnologías, que explotan diversos fenómenos físicos. Su investigación y selección requieren la verificación de una serie de parámetros.
Los caudalímetros para aplicaciones de líquidos y gases no son iguales, por lo que hay que tener en cuenta qué va a fluir por la tubería.
Por ejemplo, debe saber si está midiendo el caudal de líquido, gas (por ejemplo, aire) o vapor.
- Caudalímetro másico o volumétrico
La mayoría de los caudalímetros son capaces de medir caudales volumétricos, pero en algunos casos es posible que desee medir también caudales másicos.
- Condiciones de funcionamiento del fluido
¿Cuál es la presión máxima del fluido a medir?
¿Cuál es la temperatura mínima y máxima del fluido que debe medirse?
La capacidad de un sensor para medir la temperatura depende de su tipo.
Algunos sensores sólo sirven para medir una única temperatura, mientras que otros pueden medir una amplia gama de temperaturas.
¿Qué caudales mínimo y máximo va a medir?
Tamaño del tubo- Pérdidas de presión
Para un caudal bajo, las pérdidas de presión inducidas por la instalación de un caudalímetro son un factor de coste importante.
Minimizar las pérdidas de presión significa minimizar las pérdidas por fricción en las tuberías.
Uno de los principales objetivos del diseño de caudalímetros es minimizar al máximo la caída de presión por fricción.
La caída de presión a través de un caudalímetro debe ser mínima y constante en diferentes condiciones de funcionamiento.
- Entorno exterior
- Condiciones de instalación:
En general, también hay que tener en cuenta las condiciones de instalación de los futuros caudalímetros.
Cuando una red de tuberías tiene curvas, válvulas, cambios de diámetro y otras irregularidades, se producen perturbaciones en el flujo de fluido y algunas tecnologías de medición son sensibles a estas perturbaciones.
Para evitar los errores de medición causados por estas perturbaciones, es necesario colocar una longitud suficiente de tubería recta delante del caudalímetro para que el flujo de fluido no se vea perturbado.
Esta longitud de tubo recto delante del caudalímetro se expresa en función del diámetro del tubo (DN).
Otros factores a tener en cuenta son la precisión y repetibilidad del caudalímetro, pero también la señal de salida analógica o de impulsos y el protocolo de comunicación.
- La precisión debe ser estable, es decir, la variación del error de medición cuando cambia el entorno operativo debe estar dentro de un margen fijo.
- El caudalímetrodebe tener una alta repetibilidad, es decir, la diferencia entre dos mediciones consecutivas debe estar dentro de un rango fijo. Esto garantiza que el caudalímetro pueda medir el mismo caudal en diferentes condiciones de presión y con caudales de entrada variables.
- La señal de salida está disponible como 4-20mA, 0-10V, 4-20mA/0-10V, pulso, digital HART, MODBUS.
¿Cómo funciona un caudalímetro y cuál es su principio?
¿Alguna vez se ha preguntado cómo funciona un caudalímetro? Hablemos de las distintas tecnologías utilizadas para medir el caudal de líquidos, gases y vapor.
¿Cuáles son las diferentes tecnologías de caudalímetros?
Los caudalímetros electromagnéticos constan de un transmisor y un sensor que miden el caudal.
Cuando un fluido pasa por una tubería, el sensor del caudalímetro electromagnético colocado en el exterior mide una tensión inducida generada por el líquido. El transmisor mide la tensión producida por el sensor y la convierte en un valor de caudal. Un caudalímetro electromagnético mide el caudal utilizando un par de electrodos y un conjunto de bobinas. Las bobinas del caudalímetro electromagnético son accionadas por el transmisor como resultado de las corrientes aplicadas. Una vez alimentadas, se forma un campo magnético entre las dos bobinas. Cuando la tubería se llena y el fluido empieza a fluir, la fuerza del campo magnético separa las partículas cargadas negativa y positivamente del fluido.
La ley de Faraday, descrita matemáticamente como E = k*B*D*V, es un principio de flujo para caudalímetros magnéticos.
La tensión inducida (E) es directamente proporcional a la velocidad (V) del fluido que circula en el campo magnético (B).
El circuito del electrodo transmite la tensión inducida al transmisor, que la convierte en una medida cuantitativa.
El volumen del fluido se estima a partir de esta velocidad conocida y de la superficie de la tubería.
¿Por qué elegir un caudalímetro electromagnético?
- Económico para líquidos como agua, aguas residuales, productos químicos agresivos y lodos
- Bajo mantenimiento (no sensible a partículas, sin piezas móviles, sin obstrucciones)
- Amplia gama de aplicaciones (materiales de revestimiento, opciones de electrodos, diámetros de tuberías)
- Medición bidireccional
- Medición muy dinámica (medición de caudales muy pequeños y muy grandes)
Caudalímetros ultrasónicos :
Método de la diferencia del tiempo de tránsito. Este método se basa en el hecho de que la velocidad de transmisión de una señal ultrasónica depende de la velocidad de flujo del medio. Una onda ultrasónica que se desplaza con el flujo viaja más rápido que una onda que se desplaza en contra del flujo. Se instalan dos transductores opuestos en la pared exterior de la tubería. Cada uno de los transductores emite un impulso ultrasónico y detecta la diferencia en el tiempo de tránsito del impulso para calcular el caudal.
¿Por qué elegir un caudalímetro ultrasónico?
Los caudalímetros ultrasónicos de pinza no intrusivos ofrecen una serie de ventajas:
- Alta dinámica de medición
- Sin interrupción del proceso durante la instalación
- Sin contacto directo con el fluido
- Bajos costes de instalación
- Bajo mantenimiento
- Disponible como caudalímetro ultrasónico portátil
Caudalímetros y despresurizadores de presión diferencial
Tecnología sensor de presión diferencial (DP) para el medición del caudal mediante un depresor utiliza una variación del principio de Bernoulli para medir el caudal volumétrico de un fluido en una tubería.
En nuestra aplicación del principio de Bernoulli, se afirma que la velocidad del flujo aumenta y la presión disminuye a medida que el flujo atraviesa una restricción en la tubería. Esto nos permite determinar la presión diferencial a través de la restricción. La raíz cuadrada de esta presión diferencial es proporcional al caudal. Un caudalímetro de presión diferencial (DP) consta de dos elementos, un elemento primario que provoca una caída de presión y un elemento secundario (un transductor de presión) para medir la presión diferencial.
¿Por qué elegir un caudalímetro de presión diferencial con despresurizador?
- Dispositivo sencillo sin piezas móviles
- Económico
- Instalación en cualquier posición
- Amplia gama de aplicaciones y procesos (gases, líquidos, vapor)
¿Cómo se instala un caudalímetro?
Al instalar caudalímetros, recuerde instalar el contador en un tramo recto de tubería para eliminar las perturbaciones causadas por codos, válvulas y otras obstrucciones.
¿Cómo se configura un caudalímetro?
Si desea instalar un caudalímetro, debe ponerlo en servicio.
Puesta en servicio
La instalación de los instrumentos y la conexión de las tuberías se conoce como puesta en servicio.
Se trata de un trabajo complejo que requiere un equipo de personas cualificadas y con gran experiencia.
Esta operación puede ser realizada por técnicos formados en instrumentación o por los servicios técnicos del fabricante.
Formación sobre caudalímetros
La etapa de formación del usuario es muy importante para configurar el caudalímetro según las expectativas.
Esta formación garantiza que sepa leer la pantalla del caudalímetro y utilizar el menú de configuración y los parámetros.
Podrá hacer todas las preguntas que desee.
¿Cómo se mantiene un caudalímetro?
La importancia de mantenimiento eficaz y regular de los caudalímetros es que, en su funcionamiento normal, están expuestos a una gran variedad de contaminantes.
Puede tratarse de sólidos en suspensión arrastrados por el medio medido (como la suciedad en el agua) o de depósitos de líquidos/sólidos formados en la superficie exterior del caudalímetro (como incrustaciones o productos corrosivos). Para minimizar el riesgo de obstrucción y garantizar una medición precisa durante periodos prolongados, debe limpiarse con regularidad.
Lo ideal es limpiar un caudalímetro una vez al año, o incluso con más frecuencia si está expuesto a condiciones especialmente duras.
La limpieza de los caudalímetros en línea no sólo prolonga su vida útil, sino que también garantiza un rendimiento óptimo en todo momento. La limpieza periódica evita la acumulación de suciedad y otras obstrucciones en los caudalímetros, lo que elimina las lecturas erróneas y le garantiza una medición precisa cada vez que los utilice.
Los caudalímetros no intrusivos tienen la ventaja de no estar en contacto directo con el fluido y de no necesitar mantenimiento.
La calibración es importante porque garantiza lecturas precisas. Si un contador no está calibrado correctamente, no proporcionará datos fiables que puedan utilizarse para el mantenimiento y la mejora de la planta. También es importante calibrar los contadores antes de ponerlos en servicio, ya que una calibración deficiente puede provocar una disminución de la precisión con el paso del tiempo. La calibración garantiza que las mediciones se realicen en un punto constante que proporcione resultados precisos en todo momento.
La mejor manera de garantizar la precisión continua de su equipo es mediante pruebas, mantenimiento y calibración continuos.
Un caudalímetro bien mantenido funcionará de forma más eficiente que uno que no lo esté, lo que se traduce en menores costes operativos para su empresa.
¿Cómo se comprueba y calibra un caudalímetro?
Un caudalímetro debe calibrarse periódicamente para garantizar que sigue proporcionando lecturas precisas.
Lacalibración es el proceso de comprobar que el contador funciona correctamente y proporciona lecturas precisas.
La calibración debe realizarse de acuerdo con las especificaciones del fabricante, normalmente una vez al año.
La calibración del caudalímetro consiste en comparar su salida con una entrada conocida.
Esto puede conseguirse utilizando una referencia externa mediante la comparación de la salida con otro dispositivo, como un caudalímetro secundario.La calibración suele llevarla a cabo el fabricante o proveedor del equipo de medición de caudal. Sin embargo, si el periodo de garantía ha expirado o el fabricante o proveedor no ofrece un servicio de calibración, puede enviar su caudalímetro a una empresa especializada para que lo calibren.
¿Dónde se utilizan los caudalímetros?
Las distintas categorías de caudalímetros se utilizan para medir y controlar el caudal en una serie de aplicaciones, entre ellas la industria papeleraminería y metalurgia, agua y aguas residualesprocesos alimentarios, productos químicos y petroquímicos, petróleo y gas.
Son adecuados para una amplia gama de aplicaciones, desde líquidos limpios o contaminados, hasta gases altamente corrosivos o abrasivos, o vapor saturado y sobrecalentado. La elección de la tecnología depende de la aplicación y de las limitaciones del entorno industrial.
Fuji Electric France puede ayudarle a encontrar el caudalímetro adecuado para su aplicación.
ref : FSV-L
