Principales modelos de flujómetros de Turbina

02 Octubre 2010

 

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.

Estos modelos requieren un momento de fuerza considerable, lo cual provoca problemas de arranque y de comportamiento no lineal con caudales bajos. Los contadores domésticos de consumo de agua, por ejemplo, suelen presentar "deslizamientos de fluido" a caudales muy bajos, como los que origina un grifo que gotea. Algunos contadores Woltmann con el molinete montado en vertical presentan ciertas ventajas, entre las que se cuenta un menor efecto de los pivotes y del rozamiento y una sensibilidad reforzada, con lo que se consigue un campo de valores de medida más amplio. También contribuye a ello el efecto de la fuerza ascensional del fluido, que compensa en parte el peso del rotor y reduce su masa efectiva. La Figura 49 muestra dos modelos de este tipo. El primero se emplea para líquidos o gases, el segundo sólo para líquidos.

 

 

Fig.: Ejemplos de contadores mecánicos Woltmann típicos. Izquierda: con rotor axial. Derecha: con rotor vertical.

 

 

Los materiales habituales de fabricación son aceros austeníticos para el cuerpo, acero inoxidable para las bridas e interiores y materiales de larga duración como carburos de tungsteno o aceros pretensados para los pivotes. Para aplicaciones a altas presiones se dispone de bridas de alta tensión (PN > 1.500 bar/21.750 psi). Además, tanto el cuerpo como el resto de componentes pueden fabricarse de plástico resistente para aplicaciones en la industria química. No obstante, es evidente que cada material presenta una temperatura y una presión de trabajo límites. Por este motivo es aconsejable seguir en todos los casos el consejo del fabricante.

 

Para aplicaciones poco habituales se han desarrollado modelos especiales. Un modelo especial para la medición de caudales de sustancias químicas prescinde absolutamente de pivotes y utiliza el empuje generado por las aspas para hacer girar el rotor libremente con el fluido en el interior del cuerpo. En este modelo se ubican dos rotores a ambos extremos de un eje vertical. La composición combinada de fuerzas de empuje y arrastre en las dos aspas a ambos extremos mantiene el grupo flotando libremente en el interior del cuerpo. Unos sensores de inducción miden la velocidad de rotación. Estos modelos pueden estar hechos de materiales químicamente resistentes como PVDF o PFA y permiten medir el caudal de sustancias químicas "secas" como acetona o SF6.

 

 

Fig.: Modelo de contador de caudal de tipo turbina para la medición de caudales muy bajos. a = Cuerpo del caudalímetro, b = Adaptador intercambiable (para ampliación del campo de valores de medida), c = Abertura para las mediciones, d =Pivote, e = Rotor de la turbina, f= Sensor de inducción

 

 

Para aplicaciones con caudales muy bajos, el fluido de entrada se hace pasar por una abertura estrecha para que aumente su velocidad (Fig. abajo). Ala salida de la abertura, el chorro de fluido impacta sobre un pequeño rotor. Unos sensores magnéticos (o a veces ópticos) registran su movimiento. Estos modelos utilizan rotores ligeros montados sobre pivotes de piedras finas que ofrecen una resistencia de rozamiento mfnima. La Figura abajo muestra un modelo con adaptadores de abertura intercambiables a la entrada. Los adaptadores se pueden cambiar y permiten cubrir diferentes campos de valores de medida del caudal con un mismo contador. Sin embargo, el comportamiento lineal y la repetibilidad de estos caudalímetros no es tan buena como en los contadores de turbina convencionales.

 

También se han desarrollado algunos modelos muy específicos para aplicaciones higiénicas. Para medir caudales de leche, vino o zumos de fruta deben utilizarse pivotes especiales, cabezales con recubrimiento y materiales higiénicamente aprobados. Ciertamente, algunos modelos presentan la certificación.

 

3A. Estos modelos pueden ser rociados periódicamente con fluidos limpiadores y esterilizantes. Sin embargo, estos modelos pueden presentar problemas al purgarlos de gases o vapores, porque las altas velocidades que se alcanzan pueden dañar el rotor o el pivote. Los contadores de turbina de inserción  han sido ampliamente utilizados desde la década de los 1980 para supervisión de caudales de aguas en plantas industriales. En la Figura siguiente se observa que estos caudalímetros son, de hecho, pequeñas "turbinas al final de una vara". Estos dispositivos presentan una alta sensibilidad y repetibilidad locales. Algunos modelos son de tipo hélice, mientras que otros ocultan la pequeña turbina en el interior de un cabezal. La experiencia general con estos aparatos es razonablemente buena en aplicaciones de supervisión de caudales en tuberías generales de agua de diámetro grande.

 

 

Fig.: Contador de turbina de inserción.

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado Ingeniero Electrónico especializado en Control, Automatizacion e Instrumentacion Industrial. Experimentado en el desarrollo, ejecución y gestión de proyectos asi como en la Operacion de sistemas automaticos.

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