Consejos clave para seleccionar medidores de flujo de gas industrial confiables

Por qué es importante la medición del flujo de gas en la economía actual

La medición del caudal de gas es fundamental en casi todos los ámbitos de la economía moderna. La medición precisa de gases es fundamental por diversas razones, como la reducción de costes en la distribución de gas natural, la seguridad en la manipulación de productos químicos y la alta calidad de los productos durante su fabricación. Sin embargo, los gases se diferencian de los líquidos en que su volumen varía considerablemente con los cambios de temperatura y presión. Por lo tanto, elegir el caudalímetro de gas adecuado es fundamental, ya que tendrá un gran impacto en la seguridad, la eficiencia y las ganancias.

El primer paso para optimizar cualquier proceso industrial que utilice gas es aprender sobre los medidores de flujo de gas y su importancia . Esta guía completa será su fuente de referencia para todo lo que necesita saber sobre la medición de gas. Abarcará los principios básicos, las diferentes tecnologías disponibles, cómo resolver problemas específicos de la aplicación y cómo elegir el mejor instrumento de medición de flujo de gas para sus necesidades.

¿Por qué es importante medir el flujo de gas con precisión?

Muchas tareas industriales dependen de datos precisos del caudal de gas. Las principales ventajas de una medición precisa del caudal son:

• Control de Costos y Gestión Energética: El gas es un servicio costoso para sistemas de aire comprimido o gas natural, por ejemplo. Una medición precisa ayuda a detectar fugas, asignar costos correctamente y optimizar el uso de la energía para reducir el desperdicio.
• Eficiencia del proceso y calidad del producto: muchos procesos, como el control de la combustión, la mezcla de gases o las reacciones químicas, dependen del caudal preciso de gases específicos para garantizar un rendimiento óptimo y una calidad constante del producto final.
• Seguridad: Es importante supervisar el flujo de gases inflamables o tóxicos para evitar situaciones peligrosas. Esto incluye la monitorización de gases, el balanceo de depuradores y el balanceo de nitrógeno en diversos entornos industriales .
• Cumplimiento ambiental: Las leyes sobre emisiones de gases de efecto invernadero establecen que los gases de combustión y otros gases de escape deben medirse y reportarse correctamente.

El principio básico: caudal real vs. caudal estándar (volumétrico vs. másico)

El concepto más importante sobre qué es un medidor de flujo de gas y sus tipos es comprender la diferencia entre medir volumen y medir masa. Este es uno de los cuatro factores a considerar al elegir un medidor de flujo de gas .

Flujo real (volumétrico)

Los medidores de caudal volumétrico miden la cantidad de gas que pasa por el medidor a la temperatura y presión a las que opera (por ejemplo, en pies cúbicos por minuto o m³/h). El problema es que esta lectura no es comparable. Un metro cúbico de gas a 1 bar de presión tiene muchas menos moléculas (menor masa) que un metro cúbico de gas a 10 bar.

Caudal estándar (como Nm3/h, SCFM, SCCM)

Debido a esto, el caudal de gas casi siempre se ajusta a una temperatura y presión estándar (STP o NTP). Este caudal volumétrico estandarizado (en SCFM, SCCM o Nm³/h, por ejemplo) muestra la cantidad de gas que fluye en términos de masa. Los medidores másicos térmicos, los medidores de caudal de turbina con compensación de temperatura y presión, o los medidores de caudal de vórtice con compensación de temperatura y presión pueden medir el caudal estándar. Sus lecturas no se ven afectadas por los cambios en las condiciones del proceso. Los medidores volumétricos también pueden proporcionar una lectura de caudal másico, pero requieren sensores adicionales de presión y temperatura, así como un computador de caudal para realizar los cálculos.

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Para obtener más información sobre las conversiones de unidades de caudal como m³/h, Nm³/h y Sm³/h, lea nuestra Guía definitiva de unidades de caudal de gas.

Una guía completa sobre las tecnologías de medición de flujo de gas

Elegir la tecnología adecuada es fundamental. Existen numerosos tipos de medidores de flujo de gas y técnicas de medición de flujo de gas , cada uno con sus ventajas y desventajas .

1. Medidores de caudal para masa térmica

El estándar de la industria para medir el flujo másico directo de diferentes tipos de gases son los medidores de flujo másico térmico.

• El medidor funciona con dos sensores de temperatura. Uno mantiene una diferencia de temperatura constante con respecto al otro. El flujo de gas enfría los elementos, y la cantidad de energía necesaria para mantener esta diferencia de temperatura está directamente relacionada con el caudal másico del gas.
• Ventajas: Mide el flujo másico directamente sin necesidad de compensación P&T, alta precisión a bajos caudales y baja caída de presión, una consideración clave explorada en la comparación de la pérdida de presión del medidor de flujo másico térmico y de turbina de gas .
• Desventajas: Más adecuado para gases limpios y secos, ya que la humedad o la suciedad pueden afectar el sensor de flujo de gas.
• Ideal para: Esta tecnología es ideal para una amplia gama de aplicaciones de medidores de flujo másico térmico, incluyendo la submedición de gas natural , aire de conducto , monitoreo de aire comprimido, metano y la medición de gases específicos como CO₂ , nitrógeno, argón y biogás . También se pueden configurar como controladores de flujo másico térmico .

2. Medidores de caudal másico Corioli para gas

• Principio: Mide el flujo másico directamente detectando la fuerza de torsión del fluido (efecto Coriolis) a medida que se mueve a través de tubos vibratorios.
• Ventajas: Muy preciso, mide el flujo másico directamente, no se ve afectado por la composición del gas, muy adecuado para la medición de gas a alta presión.
• Desventajas: Al principio son más costosos y pueden tener una caída de presión mayor que los medidores térmicos; además, no son buenos para mediciones de gases de baja presión o baja densidad.
• Ideal para: Un medidor de flujo de gas Coriolis es perfecto para la transferencia de custodia de gases como el gas natural y el GNC , y para medir con seguridad gases tóxicos y complejos como el cloro . También es una opción líder en aplicaciones de medición de flujo de nitrógeno y helio .

3. Medidores de flujo de vórtice para gas

Los medidores de flujo Vortex son extremadamente robustos y versátiles, lo que los convierte en una opción popular para la medición de gas y vapor de uso general.

• Principio: Un cuerpo extraño en la trayectoria del flujo crea vórtices (remolinos) a una velocidad que está directamente relacionada con la velocidad del gas.
• Ventajas: No tiene partes móviles, es muy duradero, soporta altas temperaturas y presiones, y mide una amplia gama de gases. Un medidor de flujo de gas de vórtice es uno de los favoritos de las plantas debido a sus numerosas ventajas .
• Desventajas: Necesita una velocidad de flujo mínima para funcionar y tramos de tuberías largos y rectos, no es adecuado para la medición de gases de bajo flujo.
• Ideal para: usos de servicios públicos, como medidor de flujo de aire de vórtice o medición de vapor y otros gases de proceso donde la precisión no es lo más importante.

4. Medidores de flujo de turbinas de gas

Los medidores de turbina son la opción tradicional para la transferencia de custodia de gas natural con alta precisión. Para una visión general, conviene conocer algunos aspectos sobre los medidores de flujo de turbina de gas .

• Principio: El flujo de gas hace girar un rotor multipala (turbina). La velocidad de rotación es proporcional a la velocidad del gas.
• Ventajas: Alta precisión y repetibilidad, tecnología bien entendida, a menudo requerida por los estándares contractuales para la facturación de gas.
• Desventajas: Las partes móviles requieren mantenimiento, pueden dañarse con gas sucio o húmedo y el rendimiento se ve afectado por los cambios de presión/temperatura si no se compensan.
• Ideal para: Transferencia de custodia de gas natural limpio y seco. Para modelos específicos, consulte nuestro medidor de caudal de turbina de gas serie SGW-D con corrección de temperatura y presión .

5. Medidores de caudal para presión diferencial (PD)

Los medidores DP son un método probado y verdadero que funciona bien en condiciones muy duras.

• Principio: Una obstrucción, como una placa de orificio o un Annubar, provoca una caída de presión. Un transmisor mide esta caída y la compara con el caudal.
• Ventajas: Puede soportar temperaturas y presiones muy altas, funciona con cualquier gas y es bueno para tuberías muy grandes.
• Contras: Menos preciso, relación de reducción limitada y provoca una caída permanente de la presión en la línea.
• Ideal para: medir corrientes de gas sucias o de difícil acceso, como biogás húmedo o gases de combustión sin procesar, a menudo en conductos grandes.

6. Rotámetro de tubos metálicos para gas (área variable)

Si solo necesita una indicación local sencilla del caudal de gas y no necesita una señal electrónica (como 4-20 mA ), un rotámetro es una buena opción. Sin embargo, silverinstruments.com también desarrolla rotámetros con transmisores.

La idea es que el gas que asciende por un tubo cónico eleva un flotador. La altura del flotador es igual al caudal.

• Ventajas: Es fácil de usar, no necesita energía externa y está hecho completamente de metal, por lo que es resistente.
• Desventajas: menos preciso y solo muestra información del caudal local (a menos que se agregue un transmisor), necesita un valor fijo de temperatura y presión del gas para producir.
• Ideal para: purgar aplicaciones de gas, monitorear equipos en forma local y mostrar el flujo general de gas con un rotámetro de flujo de gas.

7. Medidores de flujo de gas ultrasónicos

Los medidores de flujo de gas ultrasónicos son una forma de alta tecnología de medir cosas, especialmente en tuberías grandes.

• Cómo funciona: Mide el tiempo que tarda un pulso ultrasónico en moverse a favor y en contra del flujo de gas. La velocidad del gas se puede calcular observando la diferencia de tiempo.
• Ventajas: No produce bloqueos ni caídas de presión, puede ser muy preciso y funciona mejor con tuberías grandes.
• Contras: Es muy caro y es sensible a la suciedad y la humedad del gas.
• Ideal para: Transferencia de custodia de gasoductos naturales de gran diámetro.

Encontrar soluciones a problemas específicos en la medición de gases

Medición del caudal de gases corrosivos

Para medir gases corrosivos como el cloro húmedo, el sulfuro de hidrógeno (H₂S) o el ozono , es necesario elegir los materiales adecuados con mucho cuidado. Un medidor de caudal másico térmico con sensor de acero inoxidable 316L o Hastelloy es una opción común. Como alternativa, existen medidores de caudal Coriolis en materiales húmedos como acero inoxidable 316L, tántalo, titanio y Hastelloy, lo que los hace adecuados para medir gases corrosivos. Sin embargo, su coste es relativamente elevado.

Alta y baja presión

Las aplicaciones estándar suelen ser a baja presión, pero algunos procesos, como el suministro de gas natural comprimido (GNC) o el transporte de hidrógeno, implican presiones muy altas. En estos casos, la construcción mecánica y la presión nominal del medidor son cruciales. Para la medición del caudal de gas a alta presión, solemos optar por medidores de caudal Coriolis, medidores de caudal de vórtice o rotámetros de tubo metálico.

Conductos grandes y caudales bajos de gas

Para medir el caudal de gas en tuberías o conductos grandes , un caudalímetro de gas de inserción suele ser la solución más práctica y rentable. Por el contrario, para un caudalímetro de gas de laboratorio utilizado en I+D, se necesita un caudalímetro de gas de bajo caudal especializado para medir con precisión cantidades mínimas, como unidades de caudal en ml/min .

Instalación: Compacta vs. Remota

La mayoría de las tecnologías están disponibles como una unidad compacta e integral. Sin embargo, para aplicaciones de alta temperatura o lugares de difícil acceso, un medidor de gas de lectura remota con sensor y transmisor independientes es la configuración ideal.

Aplicaciones de medidores de flujo de gas en diferentes industrias

Casi cualquier empresa puede solucionar problemas con el medidor de flujo de gas electrónico adecuado.

Gas natural y gases combustibles

Esta es la aplicación más extensa, desde la boca del pozo hasta el usuario final. Se utilizan medidores de flujo de gas natural específicos, como los de turbina y Coriois, para la transferencia de custodia, mientras que los medidores de masa térmica son ideales para la submedición. Los medidores Coriolis son la mejor opción para medir GNC y GLP . Ofrecemos medidores de gas natural de 2 pulgadas , de turbina de gas de 6 pulgadas, de turbina de gas de 8 pulgadas , de 12 pulgadas , etc.

Gases para la industria y fines especiales

Los procesos de fabricación dependen de la medición precisa de gases industriales como el nitrógeno, el argón y el dióxido de carbono. Este es un campo común para las aplicaciones de medidores de flujo térmico en la medición del flujo de gas , como la monitorización del flujo de argón .

Monitoreo del aire comprimido

Usar aire comprimido es muy costoso. Los medidores de flujo másico térmico son la mejor manera de controlar el consumo de energía, detectar fugas y distribuir los costos en un edificio.

El biogás y el medio ambiente

Es necesario medir los gases de combustión y de combustión para cumplir con las normas ambientales. Los medidores de masa térmica son ideales para este fin. También son el estándar para medir el rendimiento de los digestores en aplicaciones de medición de caudal de biogás .

Solicitud de presupuesto para medidores de caudal de gas

1️⃣ ¿Qué tipos de medidores de caudal de gas hay disponibles?
Respuesta: Los tipos más comunes incluyen medidores de flujo másico térmico, medidores de flujo másico Coriolis, medidores de flujo de vórtice, rotámetros de área variable y medidores de flujo de presión diferencial. La elección depende del tipo de gas, el rango de flujo, la presión, la temperatura y la precisión requerida.

2️⃣ ¿Cómo elijo el medidor de caudal de gas adecuado para mi aplicación?
Respuesta: Debe considerar parámetros como la composición del gas, el rango de caudal, la presión, la temperatura, el tamaño de la tubería y la ubicación de la instalación, así como su presupuesto. Si el gas está limpio y seco, un medidor de flujo másico térmico es adecuado. Para gases de alta presión o mixtos, los medidores de flujo Coriolis o Vortex son mejores opciones.

3️⃣ ¿Puede un medidor de flujo de gas medir diferentes gases?
Respuesta: Algunos medidores de flujo como Coriolis o medidores de flujo másico térmico pueden medir múltiples gases, pero se necesita alguna configuración en los transmisores de gas cuando se cambia el tipo de gas para el medidor de flujo másico térmico.

4️⃣ ¿Cuál es la diferencia entre un medidor de caudal másico de gas y un medidor de caudal volumétrico?
Respuesta: Un medidor de caudal másico mide directamente el caudal másico (p. ej., kg/h, Nm³/h), independientemente de la temperatura y la presión. Un medidor de caudal volumétrico mide el volumen real (p. ej., m³/h), que varía con la presión y la temperatura. Para más detalles, consulte la parte superior: Principio fundamental: Caudal real vs. caudal estándar (volumétrico vs. másico).

5️⃣ ¿Se puede utilizar un medidor de caudal de gas para gases corrosivos?
Respuesta: Sí, si los materiales en contacto con el fluido son compatibles. Los medidores de caudal Coriolis pueden fabricarse con acero inoxidable 316L, Hastelloy, titanio o tántalo, aptos para gases corrosivos. Un medidor de caudal de tubo metálico con revestimiento de PTFE también puede medir gases corrosivos.

6️⃣ ¿Cuál es la longitud de tubería recta requerida para la instalación de un medidor de flujo de gas?
Respuesta: Depende del tipo. Por ejemplo, los medidores de caudal de vórtice y de presión diferencial requieren tramos rectos de 10 D aguas arriba y 5 D aguas abajo. Los medidores Coriolis suelen requerir tramos rectos mínimos.

7️⃣ ¿Qué precisión tiene un medidor de caudal de gas?
Respuesta:
La precisión varía según el tipo:
Coriolis: ±0,5%
Masa térmica: ±1–2% de la lectura
Vórtice: ±1%
Área variable: ±2–5%

8️⃣ ¿Cómo convierto unidades de caudal de gas entre m³/h y Nm³/h?
Respuesta:Utilice la fórmula:

Esto compensa las diferencias de temperatura y presión.

¿Puede un medidor de caudal de gas manejar caudales muy bajos?
Respuesta: Sí. Los medidores de flujo másico térmico y los medidores de flujo Coriolis son ideales para caudales pequeños o microcaudales, como en aplicaciones de laboratorio o de dosificación de gases.

Conclusión: Cómo elegir a su socio en la medición de gas

Seleccionar el caudalímetro de gas digital adecuado entre los numerosos tipos disponibles es una decisión de ingeniería crucial que depende de un análisis exhaustivo de su aplicación y presupuesto. Si bien un caudalímetro de turbina puede ser perfecto para la transferencia de custodia de gas natural, un medidor de masa térmica es la mejor opción para la monitorización de aire comprimido. Para obtener la máxima precisión en la más amplia gama de gases, el medidor Coriolis es inigualable. Puede obtener más información leyendo sobre los 5 aspectos que debe considerar antes de elegir un caudalímetro de gas .
En Silver Automation Instruments, nos especializamos en ofrecer soluciones integrales para la medición del caudal de gas. Nuestros ingenieros expertos pueden analizar su proceso y recomendar un instrumento robusto, fiable y preciso, adaptado a los retos específicos de su aplicación. Para obtener información general sobre los precios de los medidores de caudal de gas o una consulta detallada, contacte con nuestro equipo hoy mismo.