Curso Completo Medición de Flujo-Caudal (34)

Este curso va dedicado a la variable mas MEDIDA de la industrial: El Flujo - Caudal. Por ello haremos una seria de articulos sobre esta importante variable industrial.

La instalación de instrumentos en general, y de caudalímetros en particular, se puede llevar a cabo a diferentes niveles. Esta sección define los aspectos más importantes.
El caudal es la variable que se mide con más frecuencia en la industria hoy en día. Agua, gas natural, vapor, petróleo, sustancias químicas, aguas residuales y corrientes de proceso son sólo algunos de los fluidos que se miden rutinariamente todos los días. Las muchas publicaciones periódicas, informes y libros que aparecen anualmente sobre esta materia, son un indicativo de la importancia que ha adquirido la medición de caudales.
Los dispositivos de este tipo (Figura de abajo) conllevan la instalación de algún elemento que reduzca el paso del fluido en el tramo de tubería. Hay de tres tipos, todos ellos detallados en normas y códigos prácticos ratificados (ISO 5167-1 / Al, AGA, ASME / L.H. Spink):
El empleo de placas orificio para medir caudales de gas y vapor ha sido una práctica habitual. Las placas orificio son eficientes y se usan en particular para medir caudales de gas y vapor, pero también se pueden utilizar con líquidos. Hay una amplia variedad de modelos de placas orificio (véase la Fig. siguiente); todos ellos están descritos en las normas del estándar de aplicación correspondientes.
Tubos / toberas Venturi se emplean principalmente para medir caudales de líquidos, por ejemplo en sistemas de distribución de agua, o de biogases procedentes de plantas de tratamiento de aguas residuales.
Un sistema completo de medición de presiones diferenciales consta de diversos componentes (Fíg. siguiente): - Elemento principal (a) - Un paso estrecho o un tubo de Pitot - Válvulas de cierre (b) - Capilares (c) para transmitir las presiones medidas - Manifold (d) - Transmisor de presiones diferenciales (e), incluida la fuente de alimentación - Cámara de condensación (f) en sistemas de vapor Fig 1. Sistemas típicos para medidores PD. A = para líquidos, B = para vapor, C = para gas, a = Elemento principal (p.ej. placa orificio o tubo de Pitot), b = Válvulas de cierre, c =…
Ya se han comentado los pros y contras que presentan los distintos elementos básicos. Pero además es conveniente tener en cuenta otras características generales:
¿Qué tipo de fluidos se pueden medir con los medidores PD? Líquidos, gases y vapor.
Principio de medición Un caudalímetro de sección variable es un instrumento relativamente simple y eficaz para la medición de caudales de gases y fluidos. El dispositivo consiste en un tubo vertical graduado hacia arriba en cuyo interior hay un flotador de vidrio o metal en suspensión en él fluido, que entra desde abajo. La fuerza que ejerce el fluido sobre el flotador depende de la densidad, la viscosidad y la velocidad del fluido.
¿Las propiedades del fluido afectan al resultado de la medición? Los parámetros del fluido deben estar bien definidos y ser constantes, de lo contrario no es posible efectuar mediciones con exactitud. Cualquier desviación de las condiciones del modelo original relativas a la densidad o la viscosidad del fluido añadirán un cierto error, a menos que la escala se ajuste convenientemente. Algunos modelos reducen los errores debidos a la viscosidad del fluido.
Los caudalímetros volumétricos, o de desplazamiento positivo, son el único tipo de caudalímetros que indica el caudal volumétrico. Hay modelos de todos los tipos y medidas. En tanto que familia, son en conjunto los mejores dispositivos de medición de caudal volumétrico.
Algunos de los diversos tipos de contadores volumétricos reciben el nombre por el elemento que utilizan para la medición. Hay cuatro modelos básicos:
Aplicaciones Este principio se viene aplicando desde hace más de cien años; los contadores de esta clase tienen un historial demostrable en múltiples ramas industriales diferentes. Los contadores volumétricos han sido de uso común en recuento de caudal, por ejemplo, como base para la facturación de volúmenes suministrados desde redes de tuberías o transferidos a contenedores.
Este tipo de contadores es uno de los más exactos que se han desarrollado. Por este motivo, su uso está ampliamente difundido en aplicaciones de medición de recuento de caudal de hidrocarburos refinados. Los modelos de precisión son caros de fabricar y calibrar.
La Figura siguiente muestra, entre otras cosas, un transductor inductivo empleado para generar una señal eléctrica. Algunos diseños utilizan sensores de radiofrecuencia, que tienen la ventaja de que no producen arrastre en los caudales más bajos. En otros modelos, el giro del eje se transmite a un contador mecánico por medio de engranajes. Son los contadores de tipo molinete o Woltmann.
Ventajas: - Ofrecen una excelente repetibilidad a corto plazo. - Algunos modelos presentan un amplio campo de valores de medida y un buen comportamiento lineal.
¿Qué exactitud pueden alcanzarlos contadores de turbina? Los contadores de turbina pueden alcanzar una exactitud de menos del 0,2% si los valores de la viscosidad se mantienen en un estrecho margen. No obstante, el error de medición tiende a ser superior para el extremo inferior del campo de valores de velocidad del fluido. Si la viscosidad se aparta de las condiciones de calibración, los efectos sobre la exactitud de la medición son significativas y hay que volver a ajustar el factor de calibración.
Este principio de medición se basa en el hecho de que corriente abajo de un obstáculo se forman vórtices (vórtices) en el fluido, tanto en una tubería cerrada como en un canal abierto. Es posible observar este fenómeno, por ejemplo, en los vórtices ("zona de turbulencia") que se forman corriente abajo del pilar de un puente.
Los caudalímetros Vortex constan de diversos componentes, que incluyen el tubo de medición, el cuerpo sólido, el sensor, el preamplificador y la electrónica del contador (véase la Fig. abajo). En la mayoría de contadores, los sensores no tienen partes móviles, por lo que no se desgastan ni se requiere ningún tipo de mantenimiento.
¿Cómo afectan las vibraciones de la tubería a la medición de caudales con un caudalímetro Vortex? Se podría esperar que un caudalímetro Vortex, por el principio de medición en que se basa, reaccionase negativamente ante fuertes vibraciones e impactos de presión.

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