Hemos recibido numerosas consultas sobre aplicaciones de medición de caudal de gas de industrias de todo el mundo. Dado que la medición del caudal de gas implica múltiples variables dinámicas, como la temperatura, la presión y el contenido de humedad en la corriente de gas, seleccionar un medidor de caudal de gas adecuado se considera más complejo que elegir un medidor de caudal de líquido. En Silver Automation Instruments, antes de que nuestros ingenieros puedan sugerir el medidor de gas de tamaño adecuado para sus necesidades, necesitan conocer el tipo de gas que se va a medir, la temperatura y la presión de funcionamiento.
Algunos clientes están confundidos acerca de las diferentes unidades de caudal de gas que suelen verse en las especificaciones y hojas de datos, como:
Los prefijos tienen significados específicos:
Pero ¿cuáles son exactamente estas diferencias y por qué son importantes?
Esta confusión surge porque los gases son compresibles, lo que significa que su volumen varía considerablemente con la temperatura y la presión. Dependiendo de cómo se mida, la misma cantidad de gas podría ocupar cantidades de espacio muy diferentes. La industria del gas utiliza tres sistemas de medición de flujo (real, estándar y normal) para abordar este problema. Es necesario conocerlos para seleccionar el equipo adecuado y realizar mediciones precisas.
- Caudal estándar
El caudal estándar (como Sm³/h, SCFM) ajusta la lectura de caudal real a un punto de referencia común, como al convertir una moneda. Esto permite comparar mediciones de diversas situaciones en igualdad de condiciones. El ajuste utiliza la ley de los gases ideales (PV = nRT), que relaciona la presión, el volumen y la temperatura.
Condiciones estándar más comunes:
Tenga en cuenta: Las diferentes regiones e industrias tienen condiciones estándar algo diferentes, por lo que siempre verifique qué estándar se aplica a su aplicación.
- Caudal normal
Medidor de caudal másico térmico con caudales normales
El caudal normal (como Nm3/h ) funciona de la misma manera que el caudal estándar, excepto que utiliza una temperatura de referencia diferente:
Condiciones normales:
Verá que esto se utiliza con más frecuencia en las normas europeas y en las industrias químicas o petroquímicas.
- Caudal real
Visualización del caudal real mediante caudalímetro
El caudal real es lo que realmente ocurre en su tubería en este momento: el volumen de gas que fluye en tiempo real a su temperatura y presión de operación actuales. Sin ajustes ni correcciones.
Esto es lo que lo afecta: cuando la temperatura aumenta, el gas se expande y el flujo real aumenta; cuando la presión aumenta, el gas se comprime y el volumen real disminuye.
Silver Automation Instruments ofrece varias soluciones:
Mida el caudal másico directamente con compensación automática de temperatura y presión incorporada
Ideal para aplicaciones de vapor y gas, incluye compensación de temperatura.
Medición de gas de alta precisión , perfecta para tuberías de menos de 16 pulgadas
Tabla comparativa de referencia rápida
|
Flow Type |
Reference Pressure |
Reference Temperature |
Typical Use |
Common Units |
|
Standard |
101.325 kPa (14.696 psia) |
15°C (59°F) or 60°F |
US markets, billing |
SCFM, Sm³/h |
|
Normal |
101.325 kPa (14.696 psia) |
0°C (32°F) |
EU markets, chemical industry |
Nm³/h, NLPM |
|
Actual |
Process pressure |
Process temperature |
Equipment sizing, control |
ACFM, Am³/h |
Comprender estos tipos de caudal impacta directamente en sus operaciones y costos:
Ejemplo práctico:
Consideremos un gas que fluye a:
Cuando se corrige a condiciones estándar (101,325 kPa y 15 °C):
El caudal estándar podría ser de aproximadamente 450 Sm³/h.
Esto demuestra por qué la distinción es importante: el mismo flujo de gas tiene valores dramáticamente diferentes dependiendo de las condiciones de referencia que se utilicen.
Conversión entre tipos de flujo:
Para convertir entre flujos reales, estándar y normales, deberá aplicar correcciones de la ley de los gases:
Fórmula básica de conversión:
Q₁/Q₂ = (P₁/P₂) × (T₂/T₁) × (Z₂/Z₁)
Dónde:
Ejemplo de conversión paso a paso:
Conversión de 100 Am³/h a 5 bar y 50 °C a condiciones estándar (1,01325 bar, 15 °C):
1.Convertir temperaturas a Kelvin:
2.Utilice presiones en valores absolutos:
3. Aplicar la fórmula (suponiendo que Z₁ ≈ Z₂ ≈ 1 para el gas ideal):
Evitar estos errores comunes puede ahorrarle tiempo y dinero, y ayudarle a obtener mediciones precisas y tomar decisiones correctas.
Qué sucede: Usted pide un medidor de flujo dimensionado para 100 Sm³/h, pero su sistema en realidad está funcionando a 100 Am³/h a presión elevada.
Resultado: El medidor de flujo de gas puede ser de tamaño insuficiente, lo que puede provocar una caída de presión excesiva, lecturas inestables o incluso daños si el flujo de gas supera el nivel que el sensor de flujo de gas puede detectar.
Solución: Aclare siempre a silverinstruments.com si el caudal de gas requerido es real, estándar o normal (o decimos funcionamiento) y proporcione las condiciones operativas completas al departamento de ingeniería de ventas de silverinstruments.com.
Lo que sucede: se aplica la simple ley de los gases ideales para medir el gas natural a alta presión sin considerar cómo se comportan realmente los gases reales.
Resultado: Los errores de medición pueden alcanzar fácilmente entre el 5 % y el 15 % o incluso más una vez que la presión supera los 50 bar y, además, con una clasificación de presión tan alta, el sensor de flujo de gas puede romperse.
Solución: Incluya siempre correcciones del factor Z en aplicaciones de alta presión o siempre que el gas no se comporte de forma ideal.
Lo que sucede: Se mide el gas húmedo como si fuera gas completamente seco, ignorando el contenido de vapor de agua.
Resultado: Volumen de gas exagerado, balance de material incorrecto, poca precisión de medición o problemas de facturación.
Solución: Especifique si el gas es húmedo o seco al consultar el medidor de flujo de gas en silverinstruments.com. De hecho, la mayoría de las tecnologías de medición de flujo de gas tienen un rendimiento deficiente en la medición de gas húmedo. Utilice separadores de humedad o medidores diseñados específicamente para gas húmedo cuando sea necesario.
Qué sucede: Instalar sensores de temperatura en lugares con mal contacto térmico o aire atrapado.
Resultado: Las lecturas de temperatura inexactas provocan errores de compensación.
Solución: Siga las prácticas de instalación del fabricante y utilice termopozos de tamaño adecuado con inmersión y compuesto térmico adecuados.
Lo que sucede: se comparan cotizaciones en las que un proveedor utiliza Sm³/h (a 15 °C) y otro utiliza Nm³/h (a 0 °C), sin realizar la conversión entre ellos.
Resultado: Estás viendo precios diferentes porque estás comparando los productos equivocados. Esto te lleva a elegir equipos equivocados.
Solución: Convierta siempre todas las especificaciones a las mismas condiciones de referencia antes de realizar la comparación.
Cada industria tiene necesidades específicas en cuanto a la medición de caudal. A continuación, se muestra cómo las diferentes aplicaciones abordan sus desafíos específicos:
Medición del caudal de gas natural
Requisito: Medición de caudal estándar (normalmente 15 °C, 101,325 kPa) para facturación
Principales desafíos:
Solución: Turbina con sensor automático de presión y compensación de temperatura. También puede utilizar medidores de caudal Coriolis que miden directamente el caudal másico de gas natural (GN).
Medición del caudal de aire comprimido
Requisito: Medición del caudal de aire comprimido real para detección de fugas y monitorización de la eficiencia.
Principales desafíos:
Solución: Medidor de flujo másico térmico o medidor de flujo de vórtice (buena relación calidad-precio)
Beneficios : Puede reducir el desperdicio de energía entre un 20 y un 30 % al detectar fugas a tiempo.
Requisito: Medición de caudal normal (0 °C, 101,325 kPa) comúnmente utilizada en muchas instalaciones para cálculos estequiométricos
Principales desafíos:
Solución: Medidores Coriolis para masa, o medidores de flujo másico térmico; medidores de respaldo para procesos críticos
Controladores de flujo másico térmico (MFC)
Requisito: Control de flujo másico ultrapreciso medido en SCCM (centímetros cúbicos estándar por minuto)
Principales desafíos:
Solución: Controladores de flujo másico térmico (MFC) con ±1,0 % de precisión de lectura y ±0,2 % de repetibilidad
Requisito principal: Caudal volumétrico estándar para informes de cumplimiento normativo
Principales desafíos:
Solución: Medidores de flujo ultrasónicos (no intrusivos), DP o medidores de masa térmica; sistemas de muestreo para verificar la composición del gas
Generalmente, esto se debe a que nuestro medidor probablemente muestra el flujo real (Am³/h), pero su proveedor factura en función del flujo estándar (Sm³/h o Nm³/h).
La diferencia puede ser significativa a una presión de 5 bar, donde 100 Am³/h ≈ 500 Sm³/h. Asegúrese de que su totalizador de caudal o computadora aplique la compensación de presión y temperatura correcta para que coincida con la facturación.
Recomendamos medidores de caudal másico cuando:
Si la composición del gas es estable y las condiciones son moderadas, los medidores volumétricos con compensación de presión/temperatura suelen ser más asequibles y funcionan bien.
Depende del tipo de medidor que tengas:
Nuestro consejo: Consulte con su proveedor antes de cambiar de gas. Hemos observado una disminución considerable de la precisión cuando los usuarios cambian de gas sin reconfigurarlo correctamente.
Esto es fundamental para realizar correctamente los cálculos de flujo:
La fórmula que necesitas: P_absoluta = P_calibre + P_atmosférica (aproximadamente)
Error de ejemplo: si utiliza 5 barg en lugar de 6,01325 bara en los cálculos de compensación, su caudal estándar se reducirá en casi un 17 %.
Te recomendamos diferentes horarios dependiendo del uso que hagas del parquímetro:
La buena noticia: muchos medidores modernos tienen diagnósticos incorporados que le informarán cuando el rendimiento comience a degradarse, eliminando la necesidad de adivinar.
Esperamos que esta guía le haya ayudado a comprender las diferencias críticas entre los flujos de gas reales, estándar y normales, para que pueda:
✓ Especificar correctamente los requisitos de flujo de gasDebemos comprender bien estos fundamentos si queremos que nuestros proyectos de medición de caudal de gas tengan éxito. Ya sea que esté diseñando un nuevo sistema, solucionando problemas u optimizando el rendimiento, la diferencia entre los caudales reales, estándar y normales afecta a cada parte de su sistema de medición.
¿Necesita ayuda con su aplicación específica?
Nuestros ingenieros experimentados en Silver Automation Instruments están aquí para ayudarlo a seleccionar la solución adecuada para sus necesidades de medición de flujo de gas.
Envíenos un correo electrónico: sales@silverinstruments.com
WhatsApp: +86 18936759191
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