Caudalímetro volumétrico - Funcionamiento, tipos y selección

Los caudalímetros volumétricos miden el volumen de fluido que pasa por un punto específico de un sistema por unidad de tiempo. El valor suele expresarse en unidades como litros por minuto o metros cúbicos por hora. La medición del caudal permite una supervisión y un control más precisos de los procesos de caudal en una gran variedad de industrias. Este artículo explora los distintos tipos de caudalímetros volumétricos y los criterios generales de selección.

Índice

• Caudal volumétrico
• Caudalímetro volumétrico
• Componentes
• Tipos de caudalímetros volumétricos
• Criterios de selección
• Preguntas frecuentes

Caudal volumétrico

El caudal volumétrico es la cantidad de fluido (Figura 2 etiquetada como V) que pasa a través de un área concreta (Figura 2 etiquetada como A) en un periodo determinado. Cuantifica el espacio tridimensional del fluido a medida que fluye por el dispositivo. Divida el volumen de fluido por el tiempo que tarda en pasar para obtener el caudal volumétrico.

Caudalímetro volumétrico

Un caudalímetro mide el caudal volumétrico. Los caudalímetros volumétricos se utilizan habitualmente en diversas industrias, como la del petróleo y el gas, la del agua y las aguas residuales, la de procesamiento químico y la farmacéutica. Son cruciales para supervisar y controlar el flujo de fluidos en las tuberías, garantizar mediciones precisas para la optimización de procesos, fines de facturación y mantener la eficiencia del sistema.

Por ejemplo, consideremos un caudalímetro instalado en una tubería de agua que mide una velocidad media de 1,5 metros por segundo. Si la sección transversal de la tubería es de 0,25 metros cuadrados, el caudalímetro calculará el caudal volumétrico en 0,375 metros cúbicos por segundo (1,5 m/s * 0,25 m²). Lea nuestro artículo sobre caudalímetros para obtener más información sobre la definición y los tipos de caudalímetros.

Componentes

Los distintos componentes de un caudalímetro volumétrico miden y proporcionan información sobre el caudal de fluido, lo que permite su supervisión, control o análisis posterior. Estos componentes pueden variar en función del tipo de caudalímetro; a continuación se describen los componentes generales de un caudalímetro volumétrico:

• Elemento primario: El elemento primario es la parte del caudalímetro que interactúa directamente con el flujo de fluido y crea un efecto medible. Puede incluir diversos componentes, como orificios, boquillas, venturis o tubos de flujo. Estos elementos provocan una caída de presión u otros cambios físicos en el fluido, que pueden correlacionarse con el caudal volumétrico.
• Transductor: El transductor de presión convierte los parámetros físicos generados por el elemento primario en una señal eléctrica, normalmente mediante sensores (como los de presión o temperatura).
• Transmisor: El transmisor recibe la señal eléctrica del transductor, la procesa y proporciona información útil sobre la medición del caudal. Puede realizar funciones como la amplificación, la compensación de factores ambientales y la conversión a un formato de salida para su visualización o transmisión.
• Pantalla/indicador: La pantalla o indicador proporciona una representación visual del caudal medido. En algunos caudalímetros avanzados, la pantalla puede proporcionar información adicional, como tendencias del caudal, alarmas, diagnósticos o capacidades de comunicación.
• Interfaz de comunicación: Muchos caudalímetros modernos incluyen interfaces de comunicación para transmitir los datos de caudal a dispositivos externos o sistemas de control. Estas interfaces pueden ser analógicas (4-20 mA), digitales (como RS-485 o Modbus) o inalámbricas (como Bluetooth o Wi-Fi), lo que permite integrar sistemas de automatización.

Tipos de caudalímetros volumétricos

Caudalímetros de ondas acústicas de superficie (SAW)

Los caudalímetros SAW (figura 1) son dispositivos no intrusivos que utilizan ondas acústicas superficiales para medir el caudal de un fluido. Funcionan analizando los cambios en la propagación de las ondas provocados por el flujo del fluido. Los caudalímetros SAW ofrecen ventajas como la no intrusión, la alta precisión y los bajos requisitos de mantenimiento. Tienen aplicaciones en la industria alimentaria, la gestión del agua, la industria química, el petróleo y el gas. Lea nuestro artículo sobre el caudalímetro Burkert 8098 para obtener más detalles sobre el funcionamiento, el principio de funcionamiento y otras características de los caudalímetros SAW.

Caudalímetros de cabeza diferencial

Los caudalímetros de cabeza diferencial miden la diferencia de presión del caudal a través de una obstrucción. Aprovechan el principio de Bernoulli, que establece que la presión diferencial a través de la obstrucción es proporcional al cuadrado del caudal. Los principales estilos de caudalímetros de altura diferencial son los de placa de orificio, venturi y Annubar.

• Placas de orificio: Los caudalímetros diferenciales de placa de orificio tienen una obstrucción formada por una placa delgada con un orificio medido con precisión. El orificio provoca una caída de presión en los medios líquidos o gaseosos que fluyen a través de él.
• Venturi: Los contadores Venturi tienen un tubo cónico que reduce el área de flujo, aumentando la velocidad de flujo y disminuyendo la presión.
• Annubar: Los caudalímetros Annubar tienen puertos de detección de presión a lo largo de un tubo o varilla en la corriente de flujo. La presión diferencial se determina midiendo la presión en diferentes puertos.

Área diferencial (rotámetros)

Los rotámetros tienen un tubo cónico, similar a los caudalímetros de cabeza diferencial venturi, para provocar una caída de presión en el caudalímetro. También tienen un flotador equilibrado por la fuerza ascendente del fluido que fluye. La posición del flotador indica el caudal.

Caudalímetros mecánicos

Los caudalímetros mecánicos o de turbina se diferencian de los electrónicos porque tienen un rotor con álabes o paletas en la trayectoria del caudal. El flujo hace girar el rotor a una velocidad proporcional a la velocidad del flujo. Lea nuestro artículo sobre caudalímetros de rueda de paletas para obtener más información.

Caudalímetros ultrasónicos

Los caudalímetros ultrasónicos transmiten señales ultrasónicas a través del medio para medir el tiempo necesario para que las señales viajen aguas arriba y aguas abajo. La diferencia de tiempo de tránsito permite calcular el caudal. Estos medidores no son intrusivos y son adecuados para una gran variedad de tipos de fluidos.

Caudalímetros vortex

Los caudalímetros de vórtice utilizan el efecto von Kármán. Dentro del medidor hay una zona roma y elevada. Cuando el fluido pasa por esta zona, se crean vórtices alternos. Una lengüeta de sensor flexible en el caudalímetro se dobla y flexiona para medir la frecuencia de los vórtices. La frecuencia de los vórtices es proporcional al caudal. Estos caudalímetros son muy precisos y adecuados para una amplia gama de fluidos.

Caudalímetros magnéticos

Los caudalímetros magnéticos aprovechan la ley de inducción electromagnética de Faraday. Este caudalímetro crea un campo magnético. Cuando un fluido conductor atraviesa el campo magnético, se produce una fuerza electromotriz (tensión) proporcional al caudal. Estos caudalímetros son los mejores para fluidos conductores como el agua, las aguas residuales y los productos químicos. Tienen caídas de presión relativamente pequeñas.

Criterios de selección

Tenga en cuenta los siguientes criterios generales a la hora de seleccionar un caudalímetro volumétrico:

1. Tamaño y tipo de conexión: Asegúrese de la compatibilidad con el tamaño y el tipo de puerto de conexión (abrazadera, brida o roscado) para garantizar una instalación correcta.
2. Requisitos y homologaciones del sector: Los caudalímetros cuentan con varias certificaciones, como Food grade (para la industria alimentaria y de bebidas), ATEX Zona 2 y ATEX Zona 22 (para entornos explosivos), UL y ECEx Zona 2 y 22 (norma internacional para entornos explosivos).
3. Requisitos eléctricos: Verifique la compatibilidad con el rango de tensión especificado y los tipos de conexión (prensaestopas y tipo de enchufe) para garantizar una correcta integración eléctrica.
4. Tipo de pantalla y transmisor: Considere si es necesaria una pantalla para controlar el caudal in situ. Asegúrese también de que el transmisor admite los protocolos de comunicación, formatos de datos y opciones de conectividad necesarios para una integración perfecta con el sistema de control o supervisión existente.
5. Parámetros de funcionamiento: Asegúrese de que el caudalímetro puede funcionar dentro de los márgenes de temperatura y presión requeridos.
6. Protocolo de comunicación: Evalúe la compatibilidad con el protocolo de comunicación especificado (como büS) para garantizar una integración perfecta con el sistema de control o supervisión.

Lea nuestro artículo sobre la instalación del caudalímetro para obtener más información sobre los problemas durante la medición de fluidos y las técnicas de montaje adecuadas para el caudalímetro.

Preguntas frecuentes

¿Cómo elegir el caudalímetro adecuado para mi aplicación?

Al seleccionar un caudalímetro, tenga en cuenta las propiedades del fluido, el intervalo de caudal, la precisión deseada, los requisitos de instalación y las condiciones ambientales.

¿Se puede instalar un caudalímetro en una tubería existente?

Sí, los caudalímetros pueden instalarse posteriormente en las tuberías existentes teniendo en cuenta los requisitos de instalación, las dimensiones de las tuberías y los perfiles de caudal para garantizar mediciones precisas.