¿Qué es un medidor de caudal másico y cómo funciona?

Tabla de contenido

¿Qué es un medidor de caudal másico y cómo funciona?
Medidores de caudal másico: ¿cómo funcionan?
Diferentes tipos de medidores de caudal másico
Medidores de caudal másico Coriolis
Medidores de caudal másico térmico
Las aplicaciones más comunes de los medidores de caudal másico
Medidores de caudal másico: ¿Cuáles son sus limitaciones?
Posibles problemas con los medidores de caudal másico
La historia de la medición del caudal másico
Flujo volumétrico y flujo másico versus medición
Aplicaciones típicas de la medición del caudal másico

¿Qué es un medidor de caudal másico y cómo funciona?

Un medidor de caudal másico es un dispositivo que se utiliza para medir con precisión el caudal másico de un fluido en una tubería. A diferencia del caudal volumétrico, que mide el volumen por unidad de tiempo, el caudal másico mide la masa por unidad de tiempo.
La medición del caudal másico es esencial para crear recetas, hacer un seguimiento del uso de materiales, realizar facturas y transferir la propiedad en diversas industrias. Como las mediciones de caudal más importantes en una planta de procesamiento, la precisión y la confiabilidad de la detección del caudal másico son fundamentales.

Medidores de caudal másico: ¿cómo funcionan?

Para medir el caudal másico se utilizan dos tecnologías de flujo: el caudalímetro Coriolis y los caudalímetros másicos térmicos . Los caudalímetros Coriolis, también conocidos como caudalímetros Coriolis, utilizan el efecto Coriolis para determinar el caudal másico. Cuando un fluido pasa por una tubería y experimenta una aceleración de Coriolis debido a la introducción mecánica de una rotación aparente, la fuerza de deflexión creada por el efecto inercial de Coriolis depende del caudal másico del fluido.
El medidor de flujo másico térmico puede medir directamente el caudal másico de líquidos y gases basándose en los principios de transferencia de calor, utilizando un elemento calefactor y sensores de temperatura.

Diferentes tipos de medidores de caudal másico

Medidores de caudal másico Coriolis

Estos medidores, llamados de aceleración de Coriolis, miden el caudal y el caudal másico detectando el momento angular resultante.
El efecto inercial Coriolis introduce una rotación aparente en una tubería por la que fluye un fluido, generando una fuerza de desviación que varía en función del caudal másico del fluido.

Medidores de caudal másico térmico

Los medidores de flujo másico térmico proporcionan mediciones directas de caudales másicos de gas y líquido. Estos medidores pueden funcionar calentando la corriente de fluido y rastreando el cambio de temperatura, o manteniendo una sonda a una temperatura constante y midiendo la energía necesaria. Un medidor de flujo másico térmico típico consta de dos sensores de temperatura y un calentador eléctrico colocado entre ellos, ya sea insertado en la corriente de fluido o ubicado externamente a la tubería.

Las aplicaciones más comunes de los medidores de caudal másico

Para la medición precisa y confiable del caudal en procesos críticos, como reacciones químicas y formulaciones de recetas, las plantas de procesamiento suelen utilizar medidores de caudal másico. Estos ayudan a monitorear y controlar las operaciones relacionadas con la masa, así como a determinar el balance de materiales y a realizar la facturación y la transferencia de custodia.

Explore las numerosas aplicaciones de los medidores de caudal másico Coriolis en diversas industrias y entornos científicos. Estos medidores versátiles pueden medir con precisión el caudal másico, la densidad, la temperatura y la viscosidad de sustancias tanto corrosivas como limpias. Los medidores de caudal másico térmicos también se utilizan comúnmente para monitorear y controlar procesos relacionados con la masa, como las reacciones químicas.

Los medidores de flujo másico térmico se utilizan comúnmente en una variedad de aplicaciones de flujo de gas, como la medición del aire de combustión en calderas, los gases semiconductores en las industrias química y petroquímica, e incluso en investigación y desarrollo. También se utilizan en cromatografía de gases, pruebas de filtros y fugas, y detección de vapores y gases compresibles. Uno de sus principales beneficios es su capacidad para medir con precisión caudales y velocidades de gas bajos, incluso por debajo de 25 pies por minuto, lo que no se puede lograr con otros dispositivos. Cuando se operan en modo de diferencia de temperatura constante, los medidores de flujo térmico ofrecen una gran capacidad de rango, que va desde 10:1 a 100:1.

Por otro lado, si el aporte de calor permanece invariable, detectar pequeñas variaciones de temperatura se vuelve un desafío y tanto la precisión como el alcance se ven afectados. En condiciones de flujo típicas, las imprecisiones de medición suelen estar dentro del rango de escala completa del 1 al 2 %.

Medidores de caudal másico: ¿Cuáles son sus limitaciones?

Los medidores de caudal másico tienen una amplia gama de capacidades y precisión, pero su eficacia es limitada debido a posibles factores ambientales y errores durante la lectura, el cálculo y el ajuste. Esto puede provocar una disminución de la eficiencia, posibles daños en el equipo y, en última instancia, una menor precisión.

Los problemas potenciales con los medidores de flujo másico incluyen:

• • Los medidores de flujo másico Coriolis funcionan mejor a altas velocidades de flujo, lo que a su vez crea caídas de presión significativas.
• • Si bien el precio de los medidores Coriolis puede ser más alto que el de otros medidores de flujo, no pueden adaptarse a tuberías de mayor tamaño; el tamaño máximo del medidor de flujo másico Coriolis de Silver Automation Instruments es de 10 pulgadas y no puede ser mayor.
• • Los medidores de flujo másico térmico pueden verse afectados por la condensación de humedad (especialmente en gases saturados) en el detector de temperatura. Esto puede provocar que el termómetro lea de forma imprecisa y potencialmente provocar corrosión.
• • Tenga en cuenta que los medidores de flujo másico térmico pueden verse afectados por la acumulación de revestimiento o material en el sensor, lo que puede dificultar la transferencia de calor y generar una lectura más baja en el medidor; por lo tanto, es necesaria una limpieza regular si el gas está sucio.
• • Tenga en cuenta que los medidores de flujo másico térmico pueden verse afectados por cambios en la composición del gas, específicamente en lo que respecta al calor específico. Debe configurar el medidor de flujo másico térmico en función de los cambios en el tipo de gas.

La historia de la medición del caudal másico

• • Anteriormente, el caudal másico se determinaba normalmente combinando los resultados de un caudalímetro volumétrico y un densitómetro. La densidad se medía directamente o se calculaba utilizando datos de transmisores de presión y temperatura del proceso. Sin embargo, estas mediciones solían ser imprecisas debido a la relación incierta entre la presión/temperatura del proceso y la densidad. Además, cada sensor introducía su propio error y los cálculos no eran lo suficientemente rápidos para captar cambios repentinos en el caudal.
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• • Un diseño temprano de medidores de caudal másico autónomos utilizaba el momento angular para funcionar. Un impulsor accionado por motor aceleraba el fluido hasta una velocidad angular constante, lo que requería un mayor momento angular para lograr una mayor densidad. Luego, una turbina estacionaria sostenida por resorte se exponía a este momento angular aguas abajo del impulsor.
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• El par de salida (torsión del resorte) indicaba el caudal másico. Todos estos medidores presentaban diseños mecánicos complejos. Originalmente se utilizaban para medir el combustible de los aviones, pero algunos todavía se utilizan en la actualidad. Sin embargo, debido a su diseño complejo y a los altos gastos de mantenimiento, están siendo reemplazados gradualmente por diseños más duraderos y de bajo mantenimiento.
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• El caudal másico total de lodos también se puede medir combinando un sensor de nivel preciso con un densitómetro o utilizando dos transmisores de presión diferencial montados en la parte inferior de un tanque atmosférico a diferentes alturas. En este último caso, la salida de la celda de presión diferencial superior cambia con el nivel del tanque, mientras que la inferior mide la densidad del material a lo largo de una distancia de elevación fija. Esta diferencia de presión determina la densidad del material en el tanque.

Flujo volumétrico y flujo másico versus medición

La medición del caudal másico y la medición del caudal volumétrico son métodos cruciales para determinar el caudal en un sistema. Estos conceptos están estrechamente relacionados, pero tienen diferencias distintivas. La medición del caudal másico se centra en la masa del medio que se mueve a través de un sistema en un período de tiempo específico, generalmente medida en gramos por segundo. La unidad de caudal que usamos normalmente es kg/h, kg/s, t/h, bbl/min, lb/h, etc. El caudalímetro Coriolis y el caudalímetro másico térmico pueden medir directamente el caudal másico, sin embargo, también podemos obtener el resultado del caudal másico mediante una medición indirecta del caudal, como el caudalímetro de vórtice con sensores de temperatura y presión para calcular el caudal másico.

La medición del caudal volumétrico consiste en determinar cuánto espacio ocupa una masa en un período de tiempo específico, normalmente en litros por segundo. Tanto esta como la otra medición miden la velocidad a la que algo fluye a través de un sistema. Además, suelen utilizarse junto con otras mediciones para obtener una comprensión integral de todo el sistema. La unidad de caudal que se utiliza normalmente es m3/h, L/M, GPM, etc.
Los medidores de flujo volumétrico de uso normal son medidores de flujo de desplazamiento positivo, medidores de flujo de turbina, medidores de flujo electromagnético, medidores de flujo ultrasónicos, etc.

Aplicaciones típicas de la medición del caudal másico