El flujo o caudal es una de las variables físicas más comunes que nos podemos encontrar a nivel industrial, por lo tanto su medición y control son y serán fundamentales para el buen funcionamiento de cualquier planta del sector.
Los sensores de flujo son dispositivos que permiten medir la velocidad de flujo, volumen o masa de líquidos o gases.
También conocidos como contadores, medidores o indicadores, estos dispositivos ofrecen una medición y monitoreo preciso de los líquidos o gases que fluyen a través de una tubería, incluyendo agua, vapor, aceite, gas y otros líquidos.
Los medidores de caudal específicos para cada aplicación permiten:
Medir las operaciones de flujo.
Identificar y mejorar la eficiencia.
Resolver los problemas de los equipos y el uso irresponsable.
Acceder a datos precisos, oportunos y confiables, así como tener un control esencial para garantizar la calidad del producto, la seguridad en las operaciones, el control de costos y el cumplimiento de las normativas correspondientes.
Una vez aclarado esto, vayamos al grano.
Caudalímetros: ¿Cuál elegir?
La clave para elegir un buen sensor de flujo es seleccionar un modelo que se adapte a las necesidades específicas de la instalación. Es decir, se deberá invertir tiempo en evaluar por completo la naturaleza del fluido de proceso y así cómo de la instalación en general.
Estas son algunas de las preguntas que deberías hacerte antes de elegir un modelo:
¿Qué fluido se está midiendo?
Si el líquido no es agua, ¿cuál es la viscosidad del mismo?
¿Está limpio el fluido?
¿Cuál es la presión de proceso mínima y máxima?
¿Se necesita que el sensor realice medición de caudal o totalización?
¿Cuál es la temperatura de proceso mínima? ¿Y la máxima?
A la hora de la instalación, ¿cuál es el tamaño de la tubería?
¿Necesita una visualización local en el medidor o necesita una salida de señal electrónica?
¿Cuál es la inversión que podemos hacer?
¿Es el fluido químicamente compatible con las partes húmedas del sensor de flujo?
Los distintos tipos de sensores de flujo
En la actualidad, la medición del flujo es un elemento clave en la mayoría de las aplicaciones industriales y de construcción.
Para garantizar la precisión y fiabilidad en la medición del caudal, existen diversas tecnologías de medidores de flujo disponibles, que se adaptan a los requerimientos de los distintos sectores, como la industria de petróleo y gas, tratamiento de agua y aguas residuales, química y petroquímica, entre otros.
Estas soluciones de medición de flujo ofrecen una variedad de beneficios y ventajas para mejorar la eficiencia y la productividad en las operaciones industriales.
SENSOR DE PRESIÓN DIFERENCIAL (DP)
Los medidores de presión diferencial miden el flujo de líquidos en tuberías, creando una constricción que provoca una caída de presión. Los sensores de presión miden la presión antes y después de la constricción, y la diferencia entre ambas se correlaciona con la tasa de flujo del líquido.
¿En qué se basa esta correlación? En que la caída de presión producida por la constricción es proporcional al cuadrado de la tasa de flujo.
Los medidores de presión diferencial son ideales para aplicaciones que incluyen filtros, intercambiadores de calor, prevención de reflujo, tuberías y conductos, entre otros.
Siendo una opción popular para los gestores de instalaciones que buscan una solución de medición precisa y fiable con bajos costos de mantenimiento.
La principal ventaja de estos medidores es que no contienen partes móviles, lo que significa que requieren un mantenimiento mínimo.
Otros de sus beneficios son:
De aplicación universal para líquidos, gases y vapor.
Medición con mucha tradición y muy aceptada.
Para condiciones extremas hasta 420 bar y 1000 °C.
Amplio rango de diámetro nominal: – instrumentos tipo restricción: DN 10 a 1000 – tubo Pitot: hasta DN 12 000.
Permite el intercambio del transmisor sin tener que interrumpir el proceso.
SENSOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO (PD)
Los medidores de desplazamiento positivo miden la tasa de flujo volumétrico de líquidos o gases atrapándolos repetidamente con partes rotatorias que miden el volumen. Hay varios tipos de medidores de desplazamiento positivo, como el pistón oscilante, el disco nutante, el engranaje industrial y otros. Estos medidores son elegidos a menudo por su alta precisión, excelente repetibilidad y grandes relaciones de reducción.
SENSORES ULTRASÓNICOS
Entender el principio básico de que nadar contra corriente requiere más energía y tiempo que nadar a favor de la corriente es fundamental para comprender cómo se mide el caudal por ultrasonidos mediante el método de tiempo de tránsito diferencial.
Para esta técnica se utilizan dos sensores colocados en posiciones enfrentadas a cada extremo del tubo de medición. Cada uno de los sensores emite y recibe señales ultrasónicas de forma alternada mientras mide el tiempo de tránsito de dichas señales.
Cuando un fluido fluye a través del tubo de medición, las señales que viajan en la misma dirección que el flujo se aceleran, mientras que las que viajan en dirección opuesta se frenan. El diferencial entre los tiempos de tránsito medidos por ambos sensores es directamente proporcional al caudal.
Permite medir de forma independiente la presión, densidad, temperatura, conductividad y viscosidad de los fluidos homogéneos.
La sección transversal de la tubería permanece libre de obstrucciones, sin pérdidas de carga que puedan afectar el proceso de medición.
No requiere piezas móviles, lo que garantiza un mantenimiento mínimo y una mayor durabilidad.
Ofrece una larga vida útil, sin efectos negativos por abrasión o corrosión por parte del fluido medido.
Puede ser utilizado en diseños en línea o no invasivos (clamp-on) para mediciones permanentes o temporales, lo que lo hace altamente adaptable a diferentes requerimientos.
SENSORES CORIOLIS
Cada medidor de flujo Coriolis consta de uno o varios tubos de medición que se hacen oscilar artificialmente mediante un excitador. Al pasar un fluido por el tubo de medición, su inercia provoca una superposición de torsión en estas oscilaciones. Dos sensores detectan este cambio en la oscilación del tubo en tiempo y espacio, registrándose como "desfase". Este desfase es una medida directa del caudal másico del fluido.
Además, la densidad del fluido también se puede determinar a partir de la frecuencia de oscilación de los tubos de medición. De igual manera, se registra la temperatura del tubo de medición para compensar las influencias térmicas, proporcionando una señal de salida adicional que indica la temperatura del proceso.
Entre las ventajas del medidor de flujo Coriolis, podemos destacar:
Principio de medición universal para líquidos y gases.
Medición multivariable: permite la medición simultánea del caudal másico, la densidad, la temperatura y la viscosidad.
Gran precisión de medición: típicamente ±0,1% lectura, con la opción de alcanzar ±0,05% lectura con PremiumCal.
Principio de medición independiente de las propiedades físicas del fluido y del perfil de caudal.
No requiere tramos rectos de entrada o salida.
SENSORES ELECTROMAGNÉTICOS
La ley de inducción de Faraday establece que cuando un conductor se mueve a través de un campo magnético, se induce una tensión eléctrica en el conductor. Este principio se aplica en los caudalímetros electromagnéticos, donde las partículas cargadas eléctricamente al atravesar el campo magnético generado por dos bobinas, inducen una tensión eléctrica que es directamente proporcional a la velocidad del flujo y, por ende, al caudal volumétrico.
La corriente continua pulsante de polaridad alterna es la responsable de la generación del campo magnético. Este enfoque asegura la estabilidad del punto cero y garantiza que la medición sea insensible a líquidos no homogéneos o con varias fases, además de poder realizarse en líquidos de baja conductividad.
Entre sus ventajas:
El principio de medición es altamente independiente de la presión, densidad, temperatura y viscosidad.
Se pueden medir líquidos con sólidos en suspensión, como fango o pulpa de celulosa.
Amplio rango de diámetros nominales, desde DN 2 a 3000.
La tubería tiene una sección transversal libre, y se pueden utilizar limpiezas CIP/SIP y topes para la limpieza.
No tiene piezas móviles.
El mantenimiento tiene un costo mínimo.
No hay pérdida de carga.
Alta rangeabilidad de hasta 1000:1.
Tiene un alto grado de reproducibilidad en la medición y estabilidad a largo plazo.
SENSORES DE DISPERSIÓN TÉRMICA
La dispersión térmica es un principio de medición de caudal que se fundamenta en el enfriamiento que sufre un cuerpo más caliente al ser atravesado por un flujo de fluido.
Los caudalímetros basados en esta tecnología emplean dos sensores de temperatura PT100 para realizar sus mediciones.
Uno de los sensores establece la temperatura de referencia midiendo la temperatura efectiva del fluido, mientras que el otro presenta una diferencia de temperatura constante con respecto al primero en condiciones de flujo cero.
Al circular el fluido por el tubo de medición, el sensor más caliente se enfría por el efecto de paso del fluido junto a él, siendo este enfriamiento proporcional a la velocidad del fluido. La corriente eléctrica necesaria para mantener constante la diferencia de temperatura entre los sensores se utiliza para calcular el caudal másico.
Estos sensores destacan por:
Medición directa y visualización del caudal másico y temperatura del fluido, lo que hace que sea una solución multivariable.
No requiere de compensaciones de presión ni de temperatura.
Rangeabilidad elevada, con capacidad para medir hasta 100 veces el caudal mínimo.
Excelente sensibilidad en el extremo inferior de la escala de medición.
Reacción rápida a las fluctuaciones del caudal.
Pérdida de carga insignificante en el proceso de medición.
Sin necesidad de mantenimiento, ya que no cuenta con piezas móviles.
SENSORES DE TIPO TURBINA
Este tipo de medidores de flujo aprovechan la energía mecánica de los líquidos para hacer girar un rotor dentro del flujo de fluido. La velocidad de rotación del rotor es proporcional a la velocidad del fluido que pasa por el medidor.
Estos medidores miden la velocidad de líquidos, gases y vapores de manera fiable y a menudo se eligen por su estructura de medición duradera, su alto rango de precisión a bajo costo y su notable repetibilidad bajo un amplio rango de temperaturas y presiones.
SENSORES VORTEX
Estos sensores de flujo utilizan el efecto von Kármán para la medición de líquidos, gases y vapores. Para medir, se coloca una obstrucción, también conocida como barra de vertido, en la trayectoria del flujo, lo que genera vórtices de presión diferencial alterna.
Estos vórtices hacen que un pequeño dispositivo sensorial oscile con una frecuencia directamente proporcional a la velocidad del fluido en movimiento. Posteriormente, el elemento sensor convierte la frecuencia de oscilación en una señal eléctrica, la cual se transforma en una lectura cuantificable de la velocidad.
Los medidores Vortex son altamente valorados por su amplia capacidad de rango, repetibilidad y precisión en la medición de líquidos, gases y vapor saturado.
Muy poco sensible a las fluctuaciones de presión, temperatura y viscosidad.
Gran estabilidad a largo plazo: sin desviaciones en el punto cero y con un factor de vida K.
Tampoco posee elementos mecánicos móviles.
Baja pérdida de carga.
Fácil instalación y configuración.
Amplia rangeabilidad, que normalmente varía de 10:1 a 30:1 para gases y vapor o de hasta 40:1 para líquidos.
Amplio rango de temperatura: desde -200°C hasta +400°C (+450°C bajo petición).
En Binoovo sabemos que la elección de la mejor solución de sensores de flujo para sus instalaciones puede resultar compleja, debido a la gran variedad de opciones disponibles.
Si buscas una solución de instrumentación de flujo que optimice la sostenibilidad y la eficiencia, reduzca la necesidad de mantenimiento o reemplace un sistema antiguo, comuníquese con nuestros expertos.
Somos conscientes de que el costo, el tiempo de inactividad y el mantenimiento son factores importantes al buscar una nueva solución de medidor de flujo. Por lo tanto, nos enfocaremos en sus objetivos y requisitos de aplicación específicos para recomendarle los dispositivos que mejor se adapten a sus necesidades, permitiéndole mantener sus operaciones en marcha y enfocarse en otras prioridades.
