Caudalímetros de engranajes ovalados frente a caudalímetros Coriolis

Caudalímetro de engranajes ovalados frente a caudalímetro Coriolis: cómo elegir la tecnología adecuada.

¿Qué diferencia a estas dos tecnologías?

Los caudalímetros de engranajes ovalados son instrumentos de desplazamiento positivo. Un par de engranajes ovalados giran dentro de una cámara de medición, y cada rotación impulsa un volumen fijo de líquido. Al contar las rotaciones, se obtiene una lectura directa del volumen, sin inferencias electrónicas, solo conteo mecánico. Los caudalímetros másicos Coriolis funcionan con un principio completamente diferente. Un tubo, o un par de tubos, vibra a su frecuencia natural. Cuando el fluido se mueve a través de un tubo vibrante, el efecto Coriolis lo retuerce ligeramente, y esta torsión es proporcional al caudal másico, no al volumen. No hay piezas móviles que toquen el recorrido del fluido como lo hace un engranaje. La desventaja es un conjunto de sensor y transmisor más complejo y costoso.

Cómo funciona un caudalímetro de engranajes ovalados

En la cámara de medición, un par de ruedas ovaladas y una placa de cubierta forman una cavidad en forma de media luna que actúa como unidad de medición. La diferencia de presión a través del medidor hace girar las ruedas, y cada revolución completa desplaza cuatro veces el volumen de dicha cavidad. Un registrador mecánico o digital convierte las rotaciones de las ruedas en caudal instantáneo y totalizado.

Dado que la lectura proviene del volumen desplazado real, los medidores de engranajes ovalados no requieren un tramo largo de tubería recta antes ni después de la instalación, a diferencia de los medidores de vórtice o electromagnéticos. Esto representa una ventaja real en modernizaciones y en espacios reducidos.

Cómo funciona un caudalímetro Coriolis

Un medidor Coriolis hace oscilar uno o dos tubos mediante un actuador electromagnético. A medida que el fluido fluye a través del tubo vibrante, su masa genera un pequeño desfase entre las secciones de entrada y salida del tubo, y este desfase es directamente proporcional al caudal másico. Sensores en cada extremo detectan esta diferencia de tiempo y el transmisor la convierte en una lectura de caudal másico en kg/h o lb/h.

El mismo tubo vibratorio también proporciona la densidad del fluido, ya que su frecuencia de resonancia varía con la densidad del contenido. Esta lectura de densidad es fiable para líquidos, pero no para gases. Por lo tanto, si la ficha técnica de un medidor Coriolis indica una lectura de densidad, considérelo como una función exclusiva para líquidos y no confíe en ella para medir la densidad de gases.

Precisión y repetibilidad

El medidor de engranajes ovalados de la serie LC se envía con una precisión del 0,5 % o del 0,2 % de la lectura, según el modelo y el rango de viscosidad, lo cual es más que suficiente para el control de procesos y la mayoría de las transferencias de custodia de fluidos viscosos.

Los medidores Coriolis, como tecnología, suelen ofrecer mejores resultados teóricos. Muchos modelos del sector, incluido el SH-CMF, especifican una precisión de entre el 0,1 % y el 0,15 % de la lectura para líquidos. Envíenos el fluido y el rango de caudal, y le confirmaremos la clase de precisión exacta para su configuración específica del SH-CMF antes de que realice la compra basándose únicamente en un valor numérico.

Viscosidad y tipo de fluido

Aquí es donde las dos tecnologías realmente divergen. Los medidores de engranajes ovalados funcionan mejor con fluidos de viscosidad media a alta; la serie LC tiene una capacidad de hasta 2000 mPa·s y, de hecho, su precisión aumenta a medida que la viscosidad se incrementa, ya que se filtra menos fluido a través de los engranajes sin ser detectado. El fuelóleo pesado, las resinas, los adhesivos y los jarabes son el tipo de fluidos que suelen utilizar los medidores de engranajes ovalados.

Los medidores Coriolis también cubren un amplio rango de viscosidad, pero las leyes de la física juegan en su contra en los extremos. Un fluido de muy alta viscosidad que circula por un tubo vibratorio estrecho genera una caída de presión rápida, y caudales muy bajos en un tubo grande pueden caer por debajo del nivel de ruido del sensor. Los medidores Coriolis suelen ser más adecuados para líquidos de viscosidad baja a media, flujos multifásicos o aireados, y aplicaciones donde se requiere medir el caudal másico y la densidad con un solo sensor.

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Caída de presión e instalación

Los caudalímetros de engranajes ovalados presentan una pérdida de presión realmente baja para ser un medidor mecánico, y la orientación de la instalación es flexible, ya que el principio de medición no depende del perfil de flujo.

Relación entre el flujo Coriolis de la serie SH-CM, la precisión y la pérdida de presión.

Los medidores Coriolis pueden generar sorpresas debido a la caída de presión. La geometría del tubo, especialmente en diámetros pequeños o para fluidos de alta viscosidad, a veces produce una caída de presión que supera la altura disponible en la línea, particularmente en sistemas de baja presión o alimentados por gravedad. Preferimos detectar este problema durante el dimensionamiento a que el cliente lo descubra después de la instalación. Siempre verifique la curva de caída de presión con respecto a la presión diferencial disponible antes de finalizar un pedido de medidores Coriolis para una línea de fluidos viscosos o de baja presión.

Piezas móviles, desgaste y limpieza de fluidos

Los medidores de engranajes ovalados tienen piezas móviles, por lo que necesitan un fluido razonablemente limpio. Las partículas abrasivas o la suciedad aceleran el desgaste de los engranajes y cojinetes, lo que se manifiesta como una pérdida de precisión con el tiempo. Instalar un filtro aguas arriba es una medida de precaución económica.

Los medidores Coriolis no tienen partes móviles en el recorrido del flujo, por lo que toleran mucho mejor los fluidos sucios, con partículas o ligeramente abrasivos. Por eso, las plantas que procesan lodos o corrientes de proceso sin filtrar suelen optar por los medidores Coriolis, a pesar del mayor costo inicial.

Flujo másico frente a flujo volumétrico

Un medidor de engranajes ovalados mide el volumen. Si se necesita la masa, hay que aplicar un valor de densidad, obtenido de una muestra de laboratorio o de un densímetro en línea, para realizar la conversión. Esto funciona bien para fluidos con densidad estable, pero no tanto para fluidos cuya densidad varía según el lote o la temperatura.

Un medidor Coriolis mide la masa directamente, sin necesidad de un circuito de compensación de densidad o temperatura independiente para la medición de la masa. Por esta razón, la principal razón por la que la transferencia de custodia y la medición fiscal de líquidos suelen especificar los medidores Coriolis en lugar de los de engranajes ovalados, siempre que el presupuesto lo permita.

Costo y mantenimiento

Los medidores de engranajes ovalados tienen un costo inicial menor, generalmente una fracción del costo de un medidor Coriolis comparable, y esa diferencia se amplía con diámetros de tubería mayores. Esta desventaja se hace evidente a lo largo de la vida útil del medidor, en las comprobaciones periódicas de precisión y el eventual reemplazo de engranajes o cojinetes en líneas de alto ciclo de trabajo.

Los medidores Coriolis son más caros de adquirir, a menudo entre dos y cuatro veces más caros por unidad que un medidor de engranajes ovalados equivalente de hierro fundido o acero fundido, pero al no tener piezas móviles en el flujo, el mantenimiento a largo plazo suele ser menor. Para una planta que evalúa el costo total de propiedad durante cinco o diez años, esta situación puede resultar más ventajosa para los medidores Coriolis, incluso con un precio de venta más elevado.

Engranaje ovalado vs. Coriolis: Comparativa lado a lado

Notas de aplicación regional

Caudalímetro de engranajes ovalados para medición de diésel

En el sudeste asiático, las plantas de aceite de palma y de productos químicos especializados utilizan medidores de engranajes ovalados para la transferencia de productos viscosos, mientras que las líneas de alimentos y bebidas solicitan cada vez más medidores Coriolis para ingredientes de alto valor, donde la precisión de la masa es importante para el cálculo de costos.

En Oriente Medio, las operaciones de mezcla de combustible y envasado de lubricantes utilizan ambas tecnologías simultáneamente: engranajes ovalados para la transferencia de diésel y Coriolis para la inyección de aditivos, donde la precisión de la dosificación tiene un impacto directo en el coste.

Caudalímetro Coriolis para la medición del flujo másico de lodos mineros

En Sudamérica y África, la dosificación de reactivos para minería y la manipulación de asfalto o betún son aplicaciones comunes de engranajes ovalados, y el sistema Coriolis se utiliza más en la medición de lodos mineros.

En Australia y Nueva Zelanda, las plantas de procesamiento de lácteos y alimentos son una fuente constante de consultas sobre sistemas Coriolis, principalmente para la dosificación a gran escala y la precisión de las recetas.

Un caso típico de selección

Este es un patrón que observamos con frecuencia, no un caso específico de un cliente. Un sistema de mezcla de biodiésel requiere medir tanto el combustible base como el aditivo. El combustible base tiene una viscosidad media, un valor moderado y un volumen elevado, por lo que un medidor de engranajes ovalados en esa línea reduce los costos iniciales y permite una correcta calibración del fluido.

El flujo de aditivos es un caso aparte. Funciona a un caudal mucho menor, tiene un coste real por litro y la proporción de la mezcla debe mantenerse precisa para que el combustible final cumpla con las especificaciones. En este tipo de líneas, la mayor precisión y la lectura directa de la masa que proporciona un medidor Coriolis compensan rápidamente su precio más elevado, ya que incluso pequeños errores de dosificación se acumulan y provocan lotes rechazados o desperdicio de aditivo.