Clasificación y selección de caudalímetros
Los dispositivos de detección e instrumentación de caudal son un tipo de dispositivo de instrumentación que se utiliza específicamente para medir el caudal o la cantidad total de fluido que pasa por una tubería o equipo por unidad de tiempo. Estos instrumentos se utilizan ampliamente en diversos procesos de control de producción industrial, gestión de energía, protección ambiental, transporte, investigación científica y otros campos, y son esenciales para monitorear y regular el estado del flujo de fluidos como líquidos, gases o vapor.
1. Clasificación
Los instrumentos de detección de flujo se pueden dividir en muchos tipos según diferentes principios de funcionamiento, tales como:
1.1 Medidor de caudal de presión diferencial (como medidor de caudal de orificio, medidor de caudal Venturi): mide el caudal utilizando la relación entre la diferencia de presión y el caudal generado por el fluido que fluye a través del elemento de estrangulamiento.
1.2 Medidor de flujo de desplazamiento positivo (como medidor de flujo de engranajes ovalados, medidor de flujo de rascador): el caudal se determina midiendo la cantidad de veces que el flujo pasa a través de un espacio de volumen fijo conocido por unidad de tiempo.
1.3 Medidor de caudal de velocidad (como medidor de caudal de turbina, medidor de caudal electromagnético, medidor de caudal ultrasónico): mide directa o indirectamente la velocidad de flujo del fluido en la tubería para calcular el caudal.
1.4 Medidor de flujo másico (como el medidor de flujo másico térmico, el medidor de flujo másico Coriolis): puede medir directamente el caudal másico del fluido sin verse afectado por cambios en las propiedades físicas del fluido.
Además, los instrumentos de detección de caudal también se pueden dividir en medición de caudal instantáneo y medición de caudal acumulativo según sus funciones. El primero refleja el valor del caudal en un momento determinado, mientras que el segundo cuenta la cantidad total de fluido que pasa a través de él durante un período de tiempo.
2. Selección del instrumento de medición de caudal
La selección de instrumentos de medición de caudal es un proceso que tiene en cuenta múltiples factores. A continuación se indican algunos principios y pasos básicos de selección:
2.1 Propiedades del fluido: temperatura, presión, densidad, viscosidad, corrosividad química, abrasividad, tendencia a la formación de incrustaciones, si hay miscibilidad o cambio de fase, conductividad (importante para el caudalímetro electromagnético), velocidad del sonido (relacionada con el caudalímetro ultrasónico), conductividad térmica y capacidad calorífica específica (puede estar involucrado el caudalímetro calórico), etc.
2.2 Requisitos de medición: Determine si el caudal que se va a medir es instantáneo, acumulativo o ambos. Seleccione el instrumento en función del nivel de precisión requerido para garantizar que se cumplan los requisitos de precisión para el control del proceso o la transferencia de custodia. Determine el rango de caudal y seleccione un instrumento con el rango adecuado (coeficiente de reducción) para garantizar una medición precisa en todo el rango operativo.
2.3 Rendimiento del instrumento: considere factores como la precisión del instrumento, la repetibilidad, la linealidad, el tiempo de respuesta y la pérdida de presión. Seleccione el tipo de instrumento adecuado en función de las características de la señal de salida, como la señal analógica (4-20 mA), la señal de pulso o la interfaz de comunicación digital (como HART, MODBUS, PROFIBUS, etc.).
2.4 Condiciones de instalación: La dirección del trazado de la tubería, la dirección del flujo y la longitud de las secciones de tubería recta aguas arriba y aguas abajo tienen un gran impacto en el rendimiento del medidor de flujo, especialmente para medidores de flujo de presión diferencial, medidores de flujo de vórtice, etc. Asegúrese de que haya suficiente espacio de instalación y considere el diámetro de la tubería, la conveniencia de mantenimiento y el posible equipo auxiliar como filtros, desgasificadores, etc.
2.5 Condiciones ambientales: La temperatura ambiente, la humedad, la compatibilidad electromagnética, la seguridad, el nivel a prueba de explosiones y la resistencia a la vibración de la tubería son factores que deben tenerse en cuenta al momento de seleccionar.
2.6 Escenarios de aplicación específicos: Elija el tipo de caudalímetro adecuado según los diferentes escenarios. Por ejemplo, para una cristalización fácil o medios viscosos, pueden ser adecuados los caudalímetros electromagnéticos o los caudalímetros volumétricos. Para gases o líquidos limpios, puede ser mejor una opción un caudalímetro de turbina, un caudalímetro de vórtice o un caudalímetro ultrasónico. Para vapor, puede seleccionarse un caudalímetro de vórtice, un caudalímetro de cono en V o un caudalímetro de orificio con transmisor de presión diferencial. Para tuberías de gran diámetro con espacio de instalación limitado, un caudalímetro Annubar o un tubo Venturi pueden ser una solución ideal.
En resumen, la selección de medidores de flujo es un proyecto sistemático, que requiere un análisis y una evaluación detallados basados en una variedad de factores como parámetros específicos del proceso, condiciones en el sitio y beneficios económicos.
3. Selección de instrumentos de medición de caudal de uso común
Existen muchos tipos de instrumentos de medición de caudal de uso común, cada uno de los cuales tiene sus propias ocasiones y características de aplicación. A continuación, se presentan diferentes tipos de caudalímetros y sus escenarios de aplicación típicos y puntos de referencia de selección:
3.1 Caudalímetro electromagnético
Escenarios aplicables: Adecuado para medir diversos líquidos conductores, incluidos agua, aguas residuales, fluidos corrosivos, etc., pero no adecuado para medir líquidos no conductores (como productos derivados del petróleo) y gases.
Referencia de selección: Se determina en función de la conductividad del fluido medido, el caudal máximo, el caudal mínimo, la presión del fluido, la temperatura y el material de la tubería.
3.2 Caudalímetro de flotador (rotámetro)
Escenarios aplicables: Adecuado para la medición de líquidos, gases y vapor de pequeño calibre y bajo caudal.
Referencia de selección: considere las propiedades físicas del fluido (densidad, viscosidad, etc.), la presión de operación, el rango de temperatura, así como el rango de flujo y los requisitos de precisión.
3.3 Caudalímetro de vórtice (caudalímetro de remolino)
Escenarios aplicables: Ampliamente utilizado en la medición de grandes caudales de gas, líquido y vapor en tuberías industriales, especialmente adecuado para ocasiones con pequeñas pérdidas de presión y sin necesidad de mantenimiento frecuente.
Referencia de selección: preste atención a las propiedades del fluido, el rango de flujo, el nivel de presión, la vibración de la tubería y evite usarlo en un entorno con fuerte vibración.
Escenarios aplicables: Adecuado para la medición rápida y precisa de líquidos y gases limpios y de baja viscosidad, especialmente en liquidación comercial y control de procesos.
Referencia de selección: tenga en cuenta la limpieza del fluido, el caudal mínimo medible, la presión y temperatura máximas permitidas y si se requiere una función de medición bidireccional.
3.5 Medidor de flujo ultrasónico
Escenarios aplicables: Adecuado para diversos líquidos y gases puros que contienen una pequeña cantidad de impurezas, especialmente tuberías de gran diámetro y ocasiones en las que no se requiere contacto con el fluido.
Referencia de selección: debe conocer la velocidad del sonido del fluido, el material y el tamaño de la tubería y la condición del sedimento en la tubería.
3.6 Caudalímetro másico Coriolis
Escenarios aplicables: Adecuado para medir con precisión el flujo másico de varios fluidos en industrias como química, petróleo, alimentos y bebidas, y no se ve afectado por los cambios en la temperatura y la presión del fluido.
Referencia de selección: preste atención al estado físico del fluido, a los cambios en los componentes del fluido y si se requieren mediciones de densidad y concentración en tiempo real.
