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Cuatro caudalímetros, cuatro fluidos: Cómo instrumentamos un circuito de refrigeración por amoníaco. Industria : Refrigeración industrial / HVAC | Fluidos : Amoníaco anhidro, solución de amoníaco, agua desmineralizada, agua refrigerada | Etiquetas: FT-01 a FT-04
Caudalímetros para sistemas de refrigeración por amoníaco y agua fría.
Respuesta rápidaUn cliente nos contactó con cuatro etiquetas de medición de flujo para un sistema de refrigeración por amoníaco y agua fría. Los fluidos eran amoníaco anhidro (FT-01), agua desmineralizada (FT-02), solución de amoníaco al 25 % (FT-03) y agua fría (FT-04). Dos etiquetas requerían medición Coriolis, no porque fuera una especificación predeterminada, sino porque el flujo másico con totalizador era un requisito del proceso. Las otras dos recibieron medidores de vórtice. Las cuatro etiquetas tienen una salida de 4-20 mA para PLC, están fabricadas en AISI 316L en contacto con el fluido, tienen brida ANSI y protección IP55. |
El amoníaco se ha utilizado como refrigerante durante más de 150 años. El R717 sigue superando a la mayoría de las alternativas sintéticas en eficiencia termodinámica, razón por la cual se utiliza en grandes cámaras frigoríficas, plantas procesadoras de alimentos y sistemas de enfriamiento por absorción. La desventaja radica en la complejidad de su manejo. El amoníaco es tóxico por encima de aproximadamente 25 ppm en el aire, ataca el cobre y sus aleaciones al contacto, y requiere acero inoxidable SS316L en todos los componentes en contacto con el fluido. La mayoría de los ingenieros que especifican sistemas de amoníaco lo saben. Lo que a veces pasan por alto es la instrumentación.
Este sistema en particular utiliza un ciclo de refrigeración por absorción. El amoníaco anhidro es el fluido de trabajo principal. Una solución de amoníaco-agua al 25 % circula por el lado de distribución. El agua desmineralizada alimenta la etapa de mezcla. El agua fría se dirige a la carga. Se requieren cuatro puntos de medición de caudal, y el equipo de ingeniería necesitaba una respuesta diferente para cada uno: fluido diferente, presión nominal diferente, requisitos de precisión diferentes, razones diferentes para elegir un tipo de medidor en lugar de otro.
El sistema está controlado por PLC. Los cuatro transmisores de flujo emiten señales de 4-20 mA directamente al panel del PLC. La alimentación eléctrica es de 220 V CA. La clasificación de área es segura (no peligrosa) para las cuatro ubicaciones.
| Etiqueta | Líquido | Tipo | Tamaño | Rango de flujo | Presión | Temperatura. | Exactitud | Conexión |
| FT-01 | Amoníaco anhidro | Coriolis | 1" | 100–3.000 kg/h | 25 bar | 100°C | ±0,1% | 1" ANSI 300 |
| FT-02 | Agua desmineralizada | Coriolis | 3" | 9.780–24.450 kg/h | 10 bar | 100°C | ±0,1% | 3" ANSI 150 |
| FT-03 | Solución de amoníaco al 25% | Vórtice | 2" | 10–28,3 m³/h | 25 bar | 100°C | ±2,0% | 2" ANSI 300 |
| FT-04 | Agua fría | Vórtice | 4" | 40–240 m³/h | 10 bar | 100°C | ±2,0% | Brida de 4" |
FT-01 — Amoníaco anhidro, Coriolis de 1", 100–3000 kg/h
Caudalímetro Coriolis para la medición de amoníaco líquido
Fluido: Amoníaco anhidro puro, fase líquida. Densidad 611 kg/m³ a 20 °C, viscosidad 0,14 mPa·s. Presión de funcionamiento 19 bar, presión de diseño 25 bar.
En este caso, el medidor Coriolis era la opción correcta, no el de vórtice. El flujo de refrigerante de amoníaco anhidro debe medirse en unidades de masa (kg/h) porque el cálculo de la carga de refrigeración se basa en la energía. El flujo volumétrico no es útil sin conocer la densidad en las condiciones de operación, que varía con la temperatura y la presión. Un medidor Coriolis mide el flujo másico directamente, independientemente de los cambios de estado del fluido.
El rango de caudal es de 100 a 3000 kg/h en una tubería de 1". Esto representa una relación de modulación de 30:1 , dentro de la capacidad del sistema Coriolis. La precisión es de ±0,1% de la lectura. La función de totalización está habilitada en esta etiqueta, lo que significa que el PLC acumula los kg de amoníaco que pasan para el control del proceso. Las bridas ANSI 300 son compatibles con la clase de tubería de alta presión.
FT-02 — Agua desmineralizada, Coriolis de 3", 9.780–24.450 kg/h
Fluido: Agua desmineralizada a 70 °C, densidad 978 kg/m³, viscosidad 0,40 mPa·s. Presión de funcionamiento 4,5 bar. Línea 1003.
El agua desmineralizada alimenta el proceso de mezcla para la absorción de amoníaco. La dosificación precisa de la masa es fundamental: la relación amoníaco-agua determina directamente la concentración de la solución de amoníaco de salida (FT-03). Un error en el caudal de alimentación de agua desmineralizada produce una solución de amoníaco que no cumple con las especificaciones, lo que afecta a todo el ciclo de refrigeración posterior.
Por este motivo, se especificó el caudalímetro Coriolis en lugar del electromagnético, a pesar de que el DMW es un líquido conductor de electricidad, donde normalmente se usaría un caudalímetro magnético. El ingeniero de procesos requería caudal másico con totalizador, no volumétrico. El caudalímetro Coriolis con bridas ANSI 150 de 3" proporciona esta función directamente. Rango de caudal: 9780–24450 kg/h con una precisión de ±0,1 %.
FT-03 — Solución de amoníaco al 25%, vórtice de 2", 10–28,3 m³/h
Caudalímetro de vórtice de acero inoxidable 316L para solución de amoníaco
Fluido: Solución acuosa de amoníaco, 25 % de NH3 en peso, 75 % de agua. Densidad 916 kg/m³ a 10 °C, viscosidad 0,76 mPa·s. Presión de funcionamiento 16,45 bar, presión de diseño 25 bar. Línea 1002.
El FT-03 se ubica aguas abajo del punto de mezcla. Para cuando la solución de amoníaco llega a este circuito, la concentración ya ha sido determinada por el balance de masa de los FT-01 y FT-02 aguas arriba. Por lo tanto, aquí solo se necesita el caudal volumétrico; no es necesario medir la masa. Optamos por un vórtice en una tubería ANSI 300 de 2", con un rango de caudal de 10 a 28,3 m³/h.
Un punto a tener en cuenta: la solución de amoníaco a 0,76 mPa·s (0,76 cP) tiene baja viscosidad. Los medidores de vórtice requieren un número de Reynolds mínimo, generalmente Re > 10 000, para un funcionamiento fiable. A 10 m³/h en una tubería de 2", el Re supera con creces ese umbral. No hay problema con el caudal mínimo. No se requiere totalización en esta etiqueta.
FT-04 — Agua fría, vórtice de 4", 40–240 m³/h
Fluido: Agua refrigerada a 8,4 °C, densidad 1000 kg/m³, viscosidad 1,37 mPa·s. Presión de funcionamiento 4 bar. Tubería con brida de 4".
El circuito de distribución de agua fría es el de mayor caudal en este sistema, con un rango de 40 a 240 m³/h. Esto representa una relación de modulación de 6:1 con precisión de nivel industrial. El caudalímetro de vórtice es la opción rentable y fiable para obtener agua fría limpia a estos caudales. No requiere función de totalización.
El material de la tubería en este circuito es NBR; la tubería del lado de carga utiliza una construcción estándar con revestimiento de caucho en lugar de acero inoxidable, de acuerdo con las prácticas de distribución de agua fría a baja presión. El caudalímetro utiliza acero inoxidable AISI 316L en las partes en contacto con el fluido, lo cual es correcto independientemente del material de la tubería aguas abajo.
La mayoría de los ingenieros optan por un solo tipo de medidor en todo el sistema, si es posible. Es más sencillo de almacenar, de mantener y de explicar al departamento de compras. Sin embargo, en este proyecto, usar medidores Coriolis en las cuatro etiquetas habría supuesto un sobrediseño en FT-03 y FT-04, y usar medidores de vórtice en FT-01 y FT-02 habría incumplido por completo el requisito de flujo másico. Por lo tanto, se utilizaron dos medidores Coriolis y dos de vórtice, con una justificación clara para cada uno.
| Parámetro | Coriolis (FT-01, FT-02) | Vórtice (FT-03, FT-04) |
| Salida de medición | Caudal másico directo (kg/h) | Caudal volumétrico (m³/h) |
| Exactitud | ±0,1% de la lectura | ±2,0% de la lectura |
| Totalizando | SÍ — requerido por especificación | Sí |
| límite mínimo de viscosidad | Sin piezas móviles, sin límites. | Para líquidos de baja viscosidad |
| Densidad del fluido | Mide la densidad directamente | Requiere una densidad conocida |
| Aplicación típica | Dosificación precisa, transferencia de custodia | Bucles de servicios públicos de alto volumen |
En resumen: si el proceso requiere saber cuántos kilogramos han pasado (para dosificación, contabilidad energética o control de calidad), utilice el sistema Coriolis. Si solo necesita conocer el caudal en un circuito de servicios donde la densidad es estable y los requisitos de precisión son modestos, el sistema de vórtice cumple su función a un menor coste.
El amoníaco es incompatible con el cobre, el latón y la mayoría de las aleaciones de cobre. Todos los caudalímetros de este proyecto utilizan acero inoxidable AISI 316L como material en contacto con el fluido. Se eligió el 316L (bajo contenido de carbono) en lugar del 316 para reducir el riesgo de corrosión intergranular en las uniones soldadas expuestas al amoníaco a altas temperaturas.
Los circuitos de amoníaco anhidro y solución de amoníaco funcionan a una presión de diseño de 25 bar ; por lo tanto, se utilizan bridas ANSI 300 en FT-01 y FT-03. Los circuitos de agua desmineralizada y agua enfriada funcionan a 10 bar , lo que permite el uso de bridas ANSI 150 en FT-02 y bridas estándar en FT-04.
La temperatura de diseño es de 100 °C para los cuatro instrumentos. La línea de amoníaco anhidro tiene una especificación de temperatura de diseño dual de -50 °C / 100 °C, lo que refleja las condiciones criogénicas que pueden darse durante una parada de planta o una venteo de emergencia. Los medidores Coriolis especificados cubren este rango sin problemas de material ni de sellado.
Si tiene un requisito similar de instrumentación multifluido (amoniaco, refrigerantes, agua de proceso o soluciones químicas), envíenos la siguiente información y le recomendaremos el tipo y tamaño de medidor correctos en un plazo de 24 horas:
Contacte con Silver Automation Instruments: inquiry@silverinstruments.com | WhatsApp +86-18936759191 | Caudalímetro Coriolis | Caudalímetro de vórtice
