Medidor de flujo másico de CO2

Tabla de contenido

Desafíos en la medición del flujo volumétrico de CO2
La importancia de los caudalímetros másicos de CO2 en la producción industrial
Relación entre caudal volumétrico y caudal másico
Medidores de caudal másico indirecto y sus limitaciones
Medidores de caudal másico directo: medición precisa sin compensación de parámetros
Tipos de medidores de flujo másico directo para medición de CO2
Medidor de caudal másico térmico para medición de caudal de gas CO2
¿Cómo funciona el medidor de flujo másico térmico para CO2?
Ventajas de utilizar un medidor de flujo másico térmico para la medición del flujo másico de CO2
Medidor de caudal másico Coriolis para medir CO2
Cómo funciona el medidor de caudal másico Coriolis para la medición del caudal másico de CO2
Características del medidor de flujo másico de CO2
Medidor de caudal Coriolis para medición de caudal de CO2 criogénico
Medidor de flujo másico de CO2 micro
Medidores de flujo micro de gas térmico
Medidores de flujo micro Coriolis

Desafíos en la medición del flujo volumétrico de CO2

La mayoría de los caudalímetros de CO2 de uso común en la actualidad están diseñados para medir el caudal volumétrico de gas. Sin embargo, dado que el volumen de un gas CO2 se ve afectado por su temperatura, presión y otros parámetros, cualquier cambio en estas condiciones requiere que el caudal volumétrico medido se ajuste a un valor correspondiente en condiciones estándar o acordadas. En la práctica, las fluctuaciones frecuentes de temperatura y presión hacen que sea difícil, y a veces imposible, realizar estas conversiones de manera oportuna. En consecuencia, existe una preferencia creciente por utilizar caudalímetros másicos para la medición del gas CO2.

La importancia de los medidores de flujo másico de CO2 en la producción industrial

En la producción industrial, los medidores de flujo másico de CO2 son esenciales para controlar la calidad del producto, determinar las proporciones de mezcla de varios materiales durante la producción, realizar la contabilidad de costos y permitir ajustes automáticos en el proceso de producción. A medida que avanza la tecnología de producción industrial y aumenta la automatización de procesos, la importancia de la medición del flujo másico de CO2 continúa creciendo.

Relación entre caudal volumétrico y caudal másico

La relación entre el caudal volumétrico qv y el caudal másico qm está dada por:

(1-1)

o

(1-2)

Dónde:

• ρ es la densidad del fluido que se mide, en kg/m³;
• A es el área de la sección transversal del flujo (normalmente la sección transversal de la tubería), en m²;
• V es la velocidad media del flujo en la sección A, en m/s.

Medidores de caudal másico indirecto y sus limitaciones

Los medidores de caudal másico de CO2 se pueden clasificar en dos categorías: indirectos (o derivados) y directos. Los medidores de caudal másico indirectos primero miden el caudal volumétrico de CO2 y luego lo multiplican por la densidad del fluido, que se logra mediante un densitómetro y un multiplicador. Debido a las limitaciones de su estructura y componentes, los densitómetros no pueden funcionar de manera efectiva en condiciones de alta temperatura y presión, y por lo tanto dependen de un valor de densidad fijo para calcular el caudal másico. Sin embargo, dado que la densidad del fluido varía con la presión y la temperatura, el uso de un valor de densidad fijo en condiciones variables da como resultado errores significativos en la medición del caudal másico, lo que requiere una compensación de parámetros. Esto condujo al desarrollo de medidores de caudal con compensación de temperatura y presión, que detectan la temperatura y la presión del fluido y las convierten automáticamente en el valor de densidad correspondiente utilizando un modelo matemático. El producto de este valor de densidad y el caudal volumétrico proporciona la medición del caudal másico. Por lo tanto, este tipo de medidor se conoce como medidor de caudal másico con compensación de temperatura y presión y se usa ampliamente en la industria.

Medidores de caudal másico directo: medición precisa sin compensación de parámetros

Por otro lado, los medidores de caudal másico directo miden cantidades directamente relacionadas con el caudal másico, lo que garantiza que la señal de salida que representa el caudal másico sea independiente de la presión, la temperatura y otros parámetros del medio. Este enfoque aborda las complejidades e imprecisiones asociadas con los supuestos de linealidad entre la densidad, la temperatura y la presión en condiciones variables, y la naturaleza engorrosa de la compensación de temperatura y presión.

Tipos de medidores de flujo másico directo para medición de CO2

Los medidores de caudal másico directo detectan el caudal másico directamente a través de sus elementos de medición. Existen varios tipos de medidores de caudal másico directo, incluidos los de momento y de impulso, los de fuerza inercial, los de Coriolis, los de presión diferencial, los de vibración y los de caudal másico térmico.

Medidor de caudal másico térmico para medición de caudal de gas CO2

¿Cómo funciona el medidor de flujo másico térmico para CO2?

El caudalímetro másico térmico , un tipo de caudalímetro másico directo, ha experimentado un rápido desarrollo en los últimos años. Su principio de funcionamiento básico implica el uso de una fuente de calor externa para calentar el CO2 que se está midiendo y luego detectar cambios en el campo de temperatura causados por el flujo de CO2 para determinar el flujo másico de CO2. Este cambio en el campo de temperatura se indica mediante la diferencia de temperatura entre los extremos de entrada y salida del calentador. La relación entre el caudal másico qm del fluido y la diferencia de temperatura a través del calentador se da por:

(1-3)

Dónde:

• P es la potencia del calentador,
• J es el calor equivalente,
• Cp es el calor específico a presión constante del fluido,
• Δt es la diferencia de temperatura entre los extremos delantero y trasero del calentador.

A partir de esta ecuación, se puede observar que en el método de potencia constante, la diferencia de temperatura Δt es inversamente proporcional al caudal másico de CO2 qm . Midiendo la diferencia de temperatura Δt , se puede determinar el caudal másico qm . Por el contrario, en el método de diferencia de temperatura constante, la potencia de entrada del calentador P es directamente proporcional al caudal másico qm . Midiendo la potencia de entrada del calentador P , se puede obtener el valor de qm . El método de diferencia de temperatura constante es generalmente preferido en la práctica debido a su relación más simple y proceso de medición más fácil; el caudal másico de CO2 qm se puede determinar directamente leyendo la potencia P de un medidor de potencia, lo que lo hace ampliamente utilizado.

Ventajas de utilizar un medidor de flujo másico térmico para la medición del flujo másico de CO2

√ Puede medir directamente el flujo másico de gas CO2, lo que es de gran importancia para el control de la cantidad de entrada de gas de proceso y el proceso de fabricación.
√ El sensor del medidor de flujo de gas térmico no tiene partes móviles al tomar la medición del flujo de gas, por lo que no hay desgaste mecánico ni mantenimiento.
√ Puede medir el flujo instantáneo de CO2 y la velocidad de respuesta es rápida.
√ Amplio rango de medición: La relación entre el caudal máximo y el rango de medición mínimo puede alcanzar 100:1, lo que tiene un rango de medición muy amplio en comparación con los medidores de caudal de turbina de gas y los medidores de caudal de vórtice de gas.
√ Hay medidores de flujo de gas en línea o medidores de flujo de gas térmico de inserción, que se pueden utilizar para la medición del flujo de CO2 de gas de tuberías grandes.

Medidor de caudal másico Coriolis para medir CO2

Cómo funciona el medidor de flujo másico Coriolis para la medición del flujo másico de Co2.

El caudalímetro másico de Coriolis refleja el tamaño del caudal másico midiendo el cambio de la fuerza de Coriolis. La llamada fuerza de Coriolis se refiere al hecho de que, para un objeto en un marco de referencia que gira a una velocidad angular uniforme, además de la fuerza centrífuga inercial, es necesario añadir otra fuerza inercial al observador en el marco de referencia giratorio para utilizar la segunda ley de Newton para describir el estado de movimiento del objeto. Esta fuerza es la fuerza de Coriolis, o fuerza de Coriolis para abreviar. Por ejemplo, si se utiliza un disco como marco de referencia giratorio y el disco gira alrededor del eje central a una velocidad angular de, se supone que un objeto se mueve en una línea recta uniforme en relación con el disco a lo largo del radio del disco a una velocidad desde el centro de rotación. Además de la fuerza centrífuga inercial, el objeto también se ve afectado por la fuerza de Coriolis. El tamaño de la fuerza de Coriolis está determinado por la velocidad angular del disco y la velocidad radial del objeto. Suponiendo que la fuerza de Coriolis está representada por f, su expresión es:

(1-4)

En la fórmula:

m—la masa del objeto en movimiento
v- La velocidad de un objeto en un marco de referencia giratorio
`w- Velocidad angular del marco de referencia giratorio.

Como lo indica la ecuación, la existencia de la fuerza de Coriolis depende de la presencia simultánea de velocidad radial y velocidad angular; si cualquiera de las velocidades es cero, no se generará ninguna fuerza de Coriolis.

De la ecuación (1-4), es evidente que cuando la velocidad angular de rotación es constante, la fuerza de Coriolis fc es directamente proporcional al CO2 de la masa y la velocidad del objeto. Este principio constituye la base teórica fundamental para utilizar la fuerza de Coriolis para medir el flujo de masa. En la medición del flujo, el CO2 que se está midiendo se hace fluir a través de un tubo móvil, que gira a una cierta velocidad angular, logrando así la existencia simultánea de velocidad de flujo y velocidad angular. Este tubo móvil se conoce como el tubo de medición de flujo. El tubo de medición puede lograr las condiciones necesarias al girar o vibrar periódicamente. Cuando el fluido fluye a través del tubo de medición, experimenta el efecto Coriolis debido a los cambios periódicos en la velocidad angular, aunque con una estructura relativamente simple.

Características del medidor de flujo másico de CO2

↗ Diseñado para tamaños de flujo de gas que van desde el micro medidor de flujo másico de CO2 DN1.5 a DN200 (8 pulgadas)
↗ Medición directa del caudal másico de gas para gases de alta densidad
↗ Equipado con pantallas electrónicas, 4-20 mA, RS485 y opciones de control de lotes.
↗ Alta precisión en la medición del caudal másico de gas.
↗ Ideal para aplicaciones de flujo de gas a alta presión, como el monitoreo del flujo de gas CO2 o GLP.
↗ También puede medir el flujo másico de CO2 a temperaturas ultrabaja
↗ Lecturas digitales del caudal de gas en kilogramos por segundo (kg/s) o kg/h, t/h, unidad de caudal másico.

Medidor de caudal Coriolis para medición de caudal de CO2 criogénico

Los caudalímetros Coriolis son muy eficaces para medir el CO2 criogénico, especialmente en aplicaciones que requieren una medición precisa del caudal másico a temperaturas extremadamente bajas. Estos caudalímetros utilizan el efecto Coriolis, en el que el caudal másico del fluido se determina midiendo la fuerza de Coriolis inducida a medida que el CO2 fluye a través de tubos vibratorios. La principal ventaja de utilizar caudalímetros Coriolis para el CO2 criogénico reside en su capacidad de medición directa de la masa, que sigue siendo muy precisa incluso a temperaturas ultrabajas. Además, proporcionan una excelente repetibilidad y fiabilidad sin necesidad de rectificadores de caudal ni compensación de temperatura. Esto los hace ideales para aplicaciones como el almacenamiento criogénico, el transporte y la dosificación precisa en procesos industriales en los que es crucial mantener el CO2 en su estado supercrítico o líquido.

Medidor de flujo másico de CO2 micro

También ofrecemos micromedidores de flujo másico para CO2, incluidos principalmente micromedidores de flujo de gas térmico y medidores de flujo Coriolis.

Los micromedidores de flujo de gas térmico están diseñados para medir caudales extremadamente bajos con alta precisión. El caudal mínimo que podemos detectar es tan bajo como 2 ml/min, pero aún así puede mantener una alta precisión de ± 1 % FS. Funcionan detectando cambios en la temperatura a medida que el CO2 pasa a través de un sensor calentado. Las ventajas incluyen alta sensibilidad a caudales bajos, sin partes móviles (lo que significa un mantenimiento mínimo) y tiempos de respuesta rápidos. Estos medidores son ideales para aplicaciones que requieren un control preciso de pequeñas cantidades de gas, como en investigación de laboratorio, dispositivos médicos y monitoreo ambiental.

Por otro lado, los micromedidores de caudal Coriolis miden directamente el caudal másico detectando la fuerza de Coriolis generada a medida que el CO2 fluye a través de tubos vibratorios. Estos medidores proporcionan mediciones de caudal másico altamente precisas y confiables, independientemente de las variaciones de presión y temperatura. Son especialmente adecuados para aplicaciones donde la precisión es fundamental, como en la fabricación de productos farmacéuticos, el procesamiento químico y las industrias de alimentos y bebidas. Ambos tipos de medidores son esenciales en procesos donde la medición precisa del caudal másico de CO2 es crucial, y cada uno ofrece ventajas únicas según las necesidades de la aplicación.