Muchos procesos industriales requieren un control exacto de los valores del caudal de líquidos y gases. La selección de la tecnología de medición de caudal óptima depende de la aplicación específica y del medio del proceso. Los criterios cruciales en este caso son los rangos de presión y temperatura del proceso, la viscosidad y la agresividad química.
El método más utilizado en la tecnología de medición industrial se basa en el principio de medición de la presión diferencial. Un estrechamiento de la sección transversal en la tubería provoca una disminución de la presión y un aumento proporcional del caudal.
Por lo tanto, la determinación exacta de la presión diferencial antes y después de la restricción es suficiente para calcular el caudal másico o el caudal volumétrico. La derivación de las magnitudes se basa en la determinación de los coeficientes de flujo con ayuda de la ecuación de Bernoulli. Este método también se conoce como método de la presión diferencial.
Campos de aplicación de los caudalímetros
En las refinerías, las boquillas de caudal se utilizan, por ejemplo, para medir el caudal volumétrico de los flujos de vapor que, a alta presión, escapan a la atmósfera. Los caudalímetros calorimétricos con pantalla LED integrada son adecuados para controlar los circuitos de refrigerante.
Los caudales volumétricos en las tuberías de ventilación de la tecnología de aire acondicionado se miden utilizando caudalímetros de aire compactos con señales de salida eléctricas. El control exacto del suministro de aire ambiente se utiliza para la climatización energéticamente eficiente de acuerdo con las normas aplicables de la UE.En las industrias química y petroquímica se utilizan principalmente elementos de caudal primario robustos.
Para precisiones elevadas de ≤ ±1,0 % del caudal real, se utilizan placas de orificio con recorridos de medición más largos.
Placas de orificio
Gracias a su sencillo diseño conforme a la norma ISO 5167-2 y a su fácil instalación incluso en sistemas de tuberías existentes, los orificios son perfectamente adecuados para el cálculo de caudal en numerosas aplicaciones de la industria química y petroquímica, así como en el tratamiento de aguas. Se puede utilizar un gran número de variantes para la medición precisa del caudal de gases, líquidos y vapores.
Dependiendo de las condiciones de funcionamiento, se dispone de superficies de sellado RF, FF o RTJ. Para garantizar una instalación óptima, el orificio y la geometría de las placas de orificio se adaptan a las especificaciones del cliente para la aplicación respectiva. Para precisiones elevadas de ≤ ±1,0% del caudal real, se utilizan orificios enchufables con distancias de medición más largas.
Sonda de presión dinámica (tubo de Pitot)
Esta versión del caudalímetro se basa en el denominado principio de presión dinámica. Estos caudalímetros en forma de varilla tienen varias aberturas de toma de presión aguas arriba y aguas abajo de la dirección del caudal y se instalan verticalmente en la tubería. Este principio de medición permite obtener un perfil más preciso de la velocidad en el interior de la tubería y, por tanto, una medición exacta del caudal.
El caudal provoca una presión dinámica en la parte delantera mientras que el valor de la presión permanece constante en la parte trasera. La diferencia de presión resultante sirve de base para calcular el caudal másico y volumétrico. Para el control en una sala de control remota, se puede conectar un transmisor de presión diferencial a la sonda de presión dinámica para generar una señal constante proporcional al caudal. Para la indicación local del caudal se utilizan manómetros diferenciales o presostatos diferenciales.
Tubos Venturi (toberas de flujo)
Al aumentar el caudal a través de una constricción, se producen turbulencias que pueden dar lugar a imprecisiones. Los tubos Venturi son caudalímetros con constricciones cónicas se utilizan para reducir al máximo estas perturbaciones. Esta variante es especialmente adecuada para mediciones de caudal de vapor, sustancias químicas, gases y otros medios, incluso con altas temperaturas de proceso. La precisión corresponde a ≤ ±0,1 % del caudal real y la repetibilidad de la medición es del 0,1 %.
Interruptores de caudal
Los interruptores de caudal electrónicos ofrecen al operador una visualización local de los valores de caudal y, al mismo tiempo, la salida de una señal eléctrica (PNP, NPN o 4-20 mA) para su transmisión a una sala de control remoto. El interruptor de caudal FSD-4 se basa en el principio de medición calorimétrica. Aquí se mide la diferencia de temperatura que se produce debido al efecto refrigerante de los medios que fluyen. De este modo, el caudal puede calcularse en función de la diferencia de temperatura. Además, el diseño de estos caudalímetros permite una supervisión exacta de la temperatura sin necesidad de instalar un lugar de medición adicional. Los interruptores de caudal calorimétricos también se conocen como monitores de caudal térmicos y son ideales para supervisar circuitos de refrigerante o para controlar unidades de filtrado.
Los monitores de caudal no necesitan alimentación eléctrica y funcionan según el principio de medición por flotador. Un flotador activa un contacto reed en cuanto el caudal supera un valor preestablecido. Los materiales resistentes a la corrosión permiten aplicaciones en ámbitos como la industria química, la construcción de maquinaria, la industria farmacéutica y la ingeniería médica.
Sensores de flujo de aire
Para el control de los caudales de aire en los sistemas de ventilación y aire acondicionado, los sensores de caudal son adecuados para el cálculo del caudal volumétrico basado en la presión diferencial medida y la constante del ventilador (factor K) de los ventiladores radiales conectados. La medición exacta de las presiones diferenciales más pequeñas es crucial para el control rentable y técnico de los sistemas de aire ambiente. Para ello también se utilizan controladores PID y tubos de Pitot.
Medidor de caudal tipo wedge
Los medidores de caudal en cuña son adecuados para medios de proceso muy viscosos y cargados de partículas, como aguas residuales, lodos de depuradora, arena de alquitrán o cemento. La presión diferencial se consigue mediante un estrechamiento en forma de cuña de la tubería. Este diseño permite realizar mediciones robustas y bidireccionales en numerosas aplicaciones de casi todos los tipos de flujo. Los medios de proceso con números de Reynolds extremadamente bajos o muy altos, de hasta varios millones, no suponen ningún problema para estos elementos primarios altamente robustos. Su sencillo diseño permite un funcionamiento continuo con bajos costes de mantenimiento.
¿Se puede evitar la cavitación con placas de orificio en aplicaciones con fuertes caídas de presión?
El problema de cavitación no se puede resolver con una placa de orificio con múltiples orificios. Sin embargo, los limitadores de caudal multietapas pueden reducir la cavitación.
¿Cuál es la diferencia entre un manómetro estándar y una ejecución de seguridad?
En una ejecución de seguridad (signo S3 según EN 837) se encuentra una pared divisoria soldada entre la esfera y el sistema de medición. Además la caja dispone de una pared trasera con disco de seguridad y la mirilla consiste en un cristal de segur ...
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