Medidores de caudal de fluidos de alta viscosidad

Medir el caudal de líquidos de alta viscosidad es una de las tareas más exigentes en la instrumentación industrial. Fluidos como aceites pesados, asfalto, resinas y melaza son espesos, difíciles de bombear y presentan dificultades únicas para una medición precisa. A diferencia de los fluidos de baja viscosidad, como el agua o la leche, que fluyen con facilidad, estos líquidos espesos requieren tecnologías especializadas de medición de caudal para garantizar la eficiencia del proceso, la consistencia del producto y una gestión fiable del inventario. La elección incorrecta del medidor puede provocar lecturas inexactas, caídas de presión elevadas e incluso un fallo total de la medición.

Esta guía ofrece un análisis exhaustivo de las mejores tecnologías de caudalímetros para fluidos de alta viscosidad. Compararemos las dos soluciones principales (caudalímetros másicos Coriolis y caudalímetros de desplazamiento positivo de engranajes ovalados) y exploraremos sus aplicaciones ideales en diversas industrias, ayudándole a seleccionar el instrumento perfecto para sus exigentes procesos.

El desafío único de medir fluidos viscosos

Los rotores del medidor de flujo de turbina pueden romperse por un líquido de alta viscosidad.

La alta viscosidad genera varios problemas para los medidores de caudal estándar. Las tecnologías basadas en la velocidad, como los medidores de turbina o de placa de orificio, requieren un perfil de flujo uniforme y turbulento para funcionar correctamente. Sin embargo, los fluidos viscosos suelen presentar un flujo laminar, donde el fluido se mueve más rápido en el centro de la tubería que en los bordes. Este perfil no uniforme puede generar imprecisiones significativas. Además, la densidad del fluido puede obstruir o dañar las piezas móviles de los medidores mecánicos, lo que requiere mantenimiento frecuente y tiempos de inactividad.

Tecnologías primarias para la medición de caudal de alta viscosidad

Medidor de caudal Coriolis y medidor de caudal de engranajes ovalados para líquidos de alta viscosidad

Durante décadas, dos tecnologías han demostrado ser las más confiables y precisas para el manejo de fluidos viscosos: los medidores de desplazamiento positivo (específicamente los de engranajes ovalados) y los medidores de caudal másico Coriolis .

Medidores de caudal másico Coriolis: la solución definitiva para fluidos viscosos

Medidor de caudal Coriolis para líquidos de alta viscosidad

Ventajas de los medidores Coriolis para fluidos de alta viscosidad:

• Medición de masa directa: proporciona la medición más precisa (a menudo ±0,1 %) ya que mide la masa real, lo que elimina la necesidad de compensación de la condición del proceso.
• Maneja sólidos y lodos: el diseño de tubo abierto y sin obstrucciones permite que los medidores Coriolis midan fluidos con partículas suspendidas, lo que los hace ideales para lodos.
• Rango de viscosidad extrema: pueden medir fluidos con viscosidades de hasta 500.000 cP y más.
• No requiere acondicionamiento de flujo: no requieren tuberías rectas para su instalación, lo que los hace versátiles para espacios compactos.
• Medición de múltiples parámetros: un solo sensor Coriolis puede medir simultáneamente el flujo másico, el flujo volumétrico, la densidad y la temperatura.

Desventajas de los medidores Coriolis:

• Alto Costo: Son la tecnología de medidores de caudal más costosa, representando una inversión inicial importante.
• Caída de presión: El diseño de los tubos vibratorios puede provocar una caída de presión, que aumenta bruscamente con la viscosidad y puede requerir bombas más potentes.
• Sensibilidad a la vibración: Pueden ser sensibles a las vibraciones externas de las tuberías si no se instalan y sostienen correctamente.

Medidores de caudal de engranajes ovalados: la opción confiable para líquidos viscosos limpios

Medidor de caudal de engranajes ovalados para medición de líquidos de alta viscosidad

Los medidores de engranajes ovalados son un tipo de medidor de caudal de desplazamiento positivo (PD). Funcionan como un motor de fluido de alta precisión, utilizando dos engranajes entrelazados para atrapar y pasar un volumen preciso y conocido de líquido en cada rotación. Al medir directamente el volumen, son muy precisos y prácticamente no se ven afectados por la viscosidad del fluido.

Ventajas de los medidores de engranajes ovalados para fluidos de alta viscosidad:

• Alta precisión: ofrecen una excelente precisión (normalmente ±0,5 %) en una amplia gama de viscosidades.
• Baja caída de presión: Están diseñados para ser eficientes, creando una pérdida de presión mínima en el sistema.
• No requiere energía: las versiones mecánicas con pantalla de registro pueden funcionar sin ninguna fuente de alimentación externa, lo que las hace ideales para ubicaciones remotas o peligrosas.
• Menor costo: para aplicaciones de fluidos limpios, un medidor de engranajes ovalados de acero al carbono es una solución significativamente más rentable que un medidor Coriolis.
• Instalación sencilla: No requieren tuberías rectas y se pueden instalar en espacios reducidos.

Limitaciones de los medidores de engranajes ovalados:

• No para sólidos: las estrechas tolerancias de los engranajes significan que solo son adecuados para líquidos limpios sin partículas suspendidas o sólidos, que pueden causar atascos y daños.
• Partes móviles: Los engranajes giratorios están sujetos a desgaste con el tiempo y requieren mantenimiento periódico.
• Voluminosos en grandes tamaños: los medidores de engranajes ovalados de gran diámetro pueden ser muy pesados y voluminosos, lo que aumenta los costos de envío e instalación.

Consideración especial: medidores de engranajes ovalados pequeños para caudales bajos

Medidor de caudal pequeño para medición de líquidos de alta viscosidad

Para aplicaciones que requieren la medición precisa de fluidos de alta viscosidad a caudales muy bajos, como la dosificación de productos químicos, la inyección de aditivos o en entornos de laboratorio, el pequeño caudalímetro de engranajes ovalados es la solución ideal. Estos medidores compactos de desplazamiento positivo funcionan con el mismo principio de fiabilidad que sus homólogos de mayor tamaño, pero están diseñados específicamente para rangos de caudal a menudo inferiores a 1 L/min. Ofrecen una alternativa altamente precisa y económica a los medidores Coriolis para aplicaciones de pequeño volumen y alta viscosidad donde el fluido es limpio. El siguiente vídeo muestra cómo funciona nuestro pequeño caudalímetro de engranajes ovalados para la medición del caudal de líquidos de alta viscosidad:

Guía de selección rápida y tabla comparativa

Elegir entre estas dos excelentes tecnologías depende de su aplicación específica. Aquí tiene tres sencillas reglas para guiar su decisión:

1. Para **líquidos limpios con una viscosidad inferior a 2000 cP** donde se necesita una solución rentable y precisa, el **medidor de caudal de engranajes ovalados** suele ser la opción ideal.
2. Para fluidos con **cualquier nivel de viscosidad** o aquellos **que contienen sólidos/lodos**, o cuando se requiere una medición directa del **flujo másico** para el control de procesos críticos, el **medidor de flujo másico Coriolis** es la solución superior y necesaria.
3. Para aplicaciones de **caudal muy bajo**, tanto los **medidores de engranajes ovalados pequeños** como los **medidores micro-Coriolis** proporcionan soluciones excelentes y de alta precisión.

Aplicaciones de medidores de caudal de alta viscosidad por industria

Los medidores de caudal de alta viscosidad son esenciales en diversas industrias a nivel mundial. A continuación, se presentan algunas de las aplicaciones más comunes donde nuestros instrumentos proporcionan datos críticos.

Industria del petróleo y el gas

Industria de alimentos y bebidas

Procesamiento químico

La industria química depende de medidores de alta precisión para la dosificación de resinas , glucosa , lecitina , polímeros , disolventes, grasas , pastas y otros productos químicos viscosos. La compatibilidad de los materiales de los medidores Coriolis y de engranajes ovalados de acero inoxidable es crucial en estas aplicaciones.

Generación de energía e industria pesada

La medición precisa del fueloil es crucial para la eficiencia en hornos y calderas industriales , garantizando una combustión óptima y el control de costes. Esto suele implicar aceites espesos y precalentados, fácilmente manipulables por medidores Coriolis o de engranajes ovalados.

Industria de pulpa y papel

En las fábricas de papel, los medidores Coriolis se utilizan para medir el flujo de lodos de pulpa de papel espesa y productos químicos de recubrimiento, donde otros medidores se obstruirían y fallarían rápidamente.

Procesos de alta temperatura

Muchos fluidos viscosos, como el asfalto y el betún , deben medirse a temperaturas extremas. Nuestros medidores de caudal especializados para alta temperatura , en particular los modelos Coriolis, están diseñados para soportar estas exigentes condiciones con una fiabilidad excepcional.

Conclusión: Cómo elegir su medidor de caudal de alta viscosidad

La medición exitosa de fluidos de alta viscosidad depende de la selección de la tecnología adecuada para su proceso específico. Mientras que un medidor de engranajes ovalados ofrece una solución rentable y de alta precisión para líquidos limpios, el medidor de caudal másico Coriolis ofrece una versatilidad inigualable para las aplicaciones más exigentes con lodos, viscosidades extremadamente altas o la necesidad de medición directa de la masa.

En Silver Automation Instruments, nos especializamos en ofrecer soluciones robustas incluso para las aplicaciones de flujo más complejas. Nuestro equipo de expertos puede analizar los datos de su proceso y ayudarle a elegir el instrumento ideal para ofrecerle la precisión y fiabilidad que necesita.