El caudal es un parámetro de control de procesos comúnmente utilizado en la producción industrial. Actualmente, existen aproximadamente más de 100 caudalímetros diferentes en el mercado. ¿Cómo deberían los usuarios elegir productos con mayor rendimiento y precio? Hoy, les ayudaremos a comprender las características de rendimiento de los caudalímetros.
Comparación de diferentes medidores de flujo
Tipo de presión diferencial
La tecnología de medición de presión diferencial es actualmente el método de medición de caudal más utilizado, capaz de medir prácticamente el caudal de fluidos monofásicos y fluidos a alta temperatura y alta presión en diversas condiciones de trabajo. En la década de 1970, esta tecnología llegó a representar el 80% del mercado. El caudalímetro de presión diferencial generalmente consta de dos partes: un dispositivo de estrangulamiento y un transmisor. Dispositivos de estrangulamiento, placas de orificio comunes, boquillas, tubos de Pitot, tubos de velocidad uniforme, etc. La función del dispositivo de estrangulamiento es contraer el fluido que fluye y establecer una diferencia entre su flujo ascendente y descendente. Entre los diversos dispositivos de estrangulamiento, la placa de orificio es la más utilizada debido a su estructura simple y fácil instalación. Sin embargo, tiene requisitos estrictos en cuanto a las dimensiones de procesamiento. Siempre que se procese e instale de acuerdo con las especificaciones y requisitos, la medición del caudal se puede realizar dentro del rango de incertidumbre una vez que la inspección esté calificada, sin necesidad de realizar una verificación del líquido real.
Todos los dispositivos de estrangulamiento presentan una pérdida de presión irrecuperable. La mayor pérdida de presión se produce en el orificio de borde afilado, que representa entre el 25 % y el 40 % de la diferencia máxima del instrumento. La pérdida de presión del tubo de Pitot es muy pequeña y puede ignorarse, pero es muy sensible a los cambios en el perfil del fluido.
Tipo de área variable
Un representante típico de este tipo de caudalímetro es el rotámetro. Su principal ventaja es que es directo y no requiere alimentación externa para la medición in situ.
Los rotámetros se dividen en rotámetros de vidrio y rotámetros de tubo metálico según su fabricación y materiales. El caudalímetro de rotor de vidrio tiene una estructura simple, la posición del rotor es claramente visible y fácil de leer. Se utiliza principalmente para temperatura y presión normales, así como para medios transparentes y corrosivos, como aire, gas, argón, etc. Los rotámetros de tubo metálico suelen estar equipados con indicadores de conexión magnética, se utilizan en situaciones de alta temperatura y alta presión, y pueden transmitir señales estándar para su uso con registradores, etc., para medir el caudal acumulado.
Actualmente, existe en el mercado un caudalímetro vertical de área variable con cabezal cónico de resorte cargado. No tiene condensador ni cámara de compensación. Tiene un rango de medición de 100:1 y una salida lineal, ideal para la medición de vapor.
Oscilante
El caudalímetro de vórtice es un ejemplo típico de caudalímetros oscilantes. Consiste en colocar un objeto no aerodinámico en la dirección de avance del fluido, el cual forma dos filas de vórtices asimétricos regulares detrás del objeto. La frecuencia del tren de vórtices es proporcional a la velocidad del flujo.
Este método de medición se caracteriza por la ausencia de piezas móviles en la tubería, la repetibilidad de las lecturas, su alta fiabilidad, su larga vida útil, su amplio rango de medición lineal, su escasa incidencia en cambios de temperatura, presión, densidad, viscosidad, etc., y su baja pérdida de presión. Además, ofrece una alta precisión (aproximadamente del 0,5 % al 1 %). Su temperatura de trabajo puede superar los 300 °C y su presión de trabajo los 30 MPa. Sin embargo, la distribución de la velocidad del fluido y el flujo pulsante afectarán la precisión de la medición.
Diferentes medios pueden utilizar distintas tecnologías de detección de vórtices. Para el vapor, se pueden utilizar discos vibratorios o cristales piezoeléctricos. Para el aire, se pueden utilizar sensores térmicos o ultrasónicos. Para el agua, casi todas las tecnologías de detección son aplicables. Al igual que las placas de orificio, el vórtice... El coeficiente de flujo del caudalímetro de calle también se determina mediante un conjunto de dimensiones.
Electromagnético
Este tipo de caudalímetro utiliza la magnitud del voltaje inducido generado cuando el flujo conductor fluye a través del campo magnético para detectar el flujo. Por lo tanto, solo es adecuado para medios conductores. En teoría, este método no se ve afectado por la temperatura, la presión, la densidad ni la viscosidad del fluido; la relación de rango puede alcanzar 100:1, la precisión es de aproximadamente el 0,5 %, el diámetro de tubería aplicable es de 2 mm a 3 m y se utiliza ampliamente en la medición de caudal de agua, lodo, pulpa o medios corrosivos.
Debido a la señal débil, elcaudalímetro electromagnéticoLa tensión de salida suele ser de solo 2,5-8 mV a escala completa, y el caudal es muy pequeño, de apenas unos pocos milivoltios, lo que lo hace susceptible a interferencias externas. Por lo tanto, es necesario conectar a tierra la carcasa del transmisor, el cable blindado, el conducto de medición y las tuberías en ambos extremos del transmisor, con un punto de conexión a tierra independiente. Nunca conecte a la toma de tierra pública de motores, aparatos eléctricos, etc.
Tipo ultrasónico
Los tipos más comunes de caudalímetros son los Doppler y los de diferencia de tiempo. El Doppler detecta el caudal basándose en la variación de la frecuencia de las ondas sonoras reflejadas por el objeto en movimiento en el fluido medido. Este método es adecuado para medir fluidos a alta velocidad. No es adecuado para medir fluidos a baja velocidad, ya que requiere baja precisión y una alta uniformidad en la pared interior de la tubería. Sin embargo, su circuito es simple.
El caudalímetro de diferencia de tiempo mide el caudal según la diferencia de tiempo entre la propagación hacia adelante y hacia atrás de las ondas ultrasónicas en el fluido de inyección. Dado que la magnitud de esta diferencia de tiempo es pequeña, para garantizar la precisión de la medición, los requisitos del circuito electrónico son altos, y el coste del caudalímetro aumenta consecuentemente. El caudalímetro de diferencia de tiempo es generalmente adecuado para líquidos de flujo laminar puro con un campo de velocidad de flujo uniforme. Para líquidos turbulentos, se pueden utilizar caudalímetros de diferencia de tiempo multihaz.
Rectángulo de momento
Este tipo de caudalímetro se basa en el principio de conservación del momento. El fluido impacta la pieza giratoria para hacerla girar, y la velocidad de esta es proporcional al caudal. Posteriormente, se utilizan métodos como el magnetismo, la óptica y el conteo mecánico para convertir la velocidad en una señal eléctrica y calcular el caudal.
El caudalímetro de turbina es el tipo de instrumento más utilizado y de mayor precisión. Es adecuado para medios gaseosos y líquidos, pero su estructura es ligeramente diferente. Para gases, el ángulo del impulsor es pequeño y el número de álabes es grande. La precisión del caudalímetro de turbina puede alcanzar el 0,2%-0,5%, y puede alcanzar el 0,1% en un rango estrecho, y la relación de reducción es de 10:1. La pérdida de presión es pequeña y la resistencia a la presión es alta, pero tiene ciertos requisitos en cuanto a la limpieza del fluido y se ve fácilmente afectado por la densidad y la viscosidad del fluido. Cuanto menor sea el diámetro del orificio, mayor será el impacto. Al igual que con la placa de orificio, asegúrese de que haya suficiente antes y después del punto de instalación. La sección de tubería recta evita la rotación del fluido y cambia el ángulo de acción sobre el álabe.
Desplazamiento positivo
El principio de funcionamiento de este tipo de instrumento se mide de acuerdo con el movimiento preciso de una cantidad fija de fluido en cada revolución del cuerpo giratorio. El diseño del instrumento es diferente, como el caudalímetro de engranajes ovalados, el caudalímetro de pistón rotatorio, el caudalímetro de rascador, etc. El rango del caudalímetro de engranajes ovalados es relativamente grande, que puede alcanzar 20:1, y la precisión es alta, pero el engranaje móvil es fácil de atascar por impurezas en el fluido. El caudal unitario del caudalímetro de pistón rotatorio es grande, pero debido a razones estructurales, el volumen de fuga es relativamente alto. Grande, poca precisión. El caudalímetro de desplazamiento positivo es básicamente independiente de la viscosidad del fluido y es adecuado para medios como grasa y agua, pero no es adecuado para medios como vapor y aire.
Cada uno de los medidores de flujo mencionados anteriormente tiene sus propias ventajas y desventajas, pero incluso si es el mismo tipo de medidor, los productos proporcionados por diferentes fabricantes tienen diferentes desempeños estructurales.
Hora de publicación: 15 de diciembre de 2021