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Controlador de flujo másico para laboratorio e investigación: mide el flujo de aire hasta 0,02 SCCM.


Respuesta rápida

Para caudales de aire o gas en laboratorio entre 0,02 y 2 SCCM, un microcontrolador de flujo másico térmico es la opción ideal. Las series SFM (medidor) y SFC (controlador) de Silver Instruments cubren este rango con una precisión de ±1 % FS, una relación de modulación de 100:1, un tiempo de respuesta de 0,2 a 2 segundos, pantalla digital local y conexiones de ajuste a presión de 6 mm. El límite inferior de detección fiable es de 0,02 SCCM. Si el caudal objetivo es inferior a 0,02 SCCM, un micromedidor de flujo Coriolis es la herramienta más adecuada.

Mass Flow Controller for Lab and Research

Aplicación: líneas de gases para I+D farmacéutica y laboratorios

Una solicitud común que recibimos de laboratorios de investigación es la siguiente: Un laboratorio de investigación farmacéutica australiano se puso en contacto con nosotros recientemente con los siguientes criterios para un dispositivo de flujo de gas:

  • Caudal de 0,01 a 1,00 SCCM, con cierto margen de tolerancia.
  • Tubos de 6 mm de diámetro exterior, racores de inserción.
  • Flujo unidireccional únicamente
  • Se prefiere la pantalla local a la remota para mantener los costos bajos.
  • Visualización en SCCM (centímetros cúbicos estándar por minuto)
  • El totalizador es útil, pero no imprescindible.
  • Señal auxiliar de 4-20 mA opcional

Este es un informe típico de laboratorio. El suministro de gas a la línea de luz del sincrotrón, los bancos de pruebas de catalizadores, los estudios de formulación de fármacos, la investigación de pilas de combustible y el trabajo con microrreactores se encuentran dentro de este rango de 0,01 a 10 SCCM. Las cifras son pequeñas, pero las consecuencias de una lectura errónea no lo son. Un error del 20 % en una alimentación de reactivo de 0,5 SCCM puede invalidar una semana de datos experimentales.

¿Qué significa realmente 0,02 SCCM?

0,02 SCCM equivale a 0,02 centímetros cúbicos estándar por minuto. Esto es lo mismo que 20 microlitros de gas en condiciones estándar cada 60 segundos. Para visualizarlo: imagine una pequeña gota de agua. Ahora imagine ese volumen de aire, distribuido a lo largo de un minuto completo, moviéndose a través de un tubo del diámetro de un lápiz. Ese es el caudal que debemos medir.

La mayoría de las tecnologías de medición de caudal no pueden detectar esto. Los caudalímetros de turbina requieren al menos 2 m³/h. Los rotámetros de área variable suelen alcanzar su límite inferior alrededor de 50 L/h. Incluso los caudalímetros térmicos másicos estándar comienzan a perder precisión por debajo de 5 SCCM. Por debajo de ese valor, las leyes de la física empiezan a imponer restricciones.

¿Por qué el flujo de masa térmica es el principio correcto en este caso?

thermal mass flow sensor

Un sensor de flujo másico térmico mide la transferencia de calor. Un pequeño calentador calienta el flujo de gas unos pocos grados, y dos sensores de temperatura, situados a ambos lados, detectan la diferencia de temperatura. Esta diferencia es directamente proporcional al flujo másico. Dado que se trata de masa, no de volumen, no se requiere compensación de presión ni de temperatura por separado, lo cual es importante en un laboratorio donde las condiciones ambientales varían a lo largo del día.

Otras ventajas para su uso en laboratorio:

  • Sin piezas móviles, por lo que no hay desgaste tras meses de servicio continuo.
  • Caída de presión muy baja, importante cuando la fuente es un regulador o una bomba de jeringa.
  • Lectura directa de SCCM o SLM en la pantalla digital.
  • Salida Modbus RTU para registro en LabVIEW, Python o un PLC.
  • Piezas en contacto con el fluido fabricadas de serie en acero inoxidable 316L, con juntas de fluoroelastómero para opciones en ambientes con gases corrosivos.

¿Por qué decimos 0.02 SCCM y no 0.01 SCCM?

Aquí está la respuesta honesta. Nuestras series SFM y SFC tienen una relación de modulación de 100:1, con opciones de escala completa desde 2 SCCM en adelante. A escala completa de 2 SCCM, el límite inferior confiable es de 0,02 SCCM. Algunos proveedores citan 0,01 SCCM en la hoja de datos, pero la repetibilidad real en ese punto suele ser de ±50 % o peor, porque la señal del sensor térmico cae por debajo del nivel de ruido. Preferimos publicar lo que podemos ofrecer.

Si su proceso realmente necesita medir o controlar el flujo por debajo de 0,02 SCCM, un medidor de flujo másico térmico no es la herramienta adecuada. Hay dos caminos que funcionan mejor:

1. Reevalúe el proceso. En muchos laboratorios, el objetivo de 0,01 SCCM es deseable, y el experimento funciona correctamente con valores entre 0,02 y 0,05 SCCM, utilizando un tamaño de muestra ligeramente mayor o un tiempo de ejecución más prolongado. Consulte con el químico o el ingeniero de procesos antes de especificar el medidor.

2. Para mediciones genuinas de menos de 0,02 SCCM con precisión controlada, un caudalímetro micro Coriolis es la herramienta adecuada. Mide el caudal másico real independientemente del tipo de gas y puede alcanzar límites inferiores. La desventaja es el costo (de tres a cuatro veces mayor) y un tiempo de respuesta más lento.

Para trabajos de laboratorio en el rango de 0,02 a 2 SCCM, la serie térmica SFM/SFC es la solución práctica.

¿Qué recomendamos para el informe de laboratorio anterior?

Para la solicitud de 0,01 a 1,00 SCCM, sugerimos el caudalímetro másico de la serie SFM con escala completa de 0 a 2 SCCM, pantalla digital local, conexiones de gas de ajuste a presión de 6 mm, salida de 4-20 mA, RS-485 Modbus RTU y calibración de N2 con una tabla de factores de conversión de gases publicada para aire, He, O2, CO2 y otros gases comunes.

Especificaciones clave:

  • Rango: 0,02 a 2 SCCM (reducción de 100:1, cubre el rango de funcionamiento del cliente de 0,02 a 1 SCCM).
  • Precisión: ±1% F.S.
  • Tiempo de respuesta: de 0,2 a 2 segundos
  • Alimentación: 24 V CC
  • Partes en contacto con el agua: acero inoxidable 316L
  • Pantalla: digital local, unidades SCCM
  • Conexión: Conector de inserción de 6 mm (también disponible en 1/4")
  • Calibración: nitrógeno, con factor de conversión de gas.

Si posteriormente el laboratorio necesita controlar el flujo en lugar de solo medirlo, puede solicitar el mismo cuerpo como SFC con una válvula proporcional integrada. El cambio de medidor a controlador no modifica las conexiones ni la disposición del panel.

Preguntas frecuentes

1. ¿Puede un caudalímetro térmico de masa medir realmente 0,02 SCCM con precisión?
Sí, dentro de ±1% de la escala completa, siempre que el gas esté limpio y seco. Se recomienda un filtro en línea de 0,02 micras aguas arriba. Las partículas y la neblina de aceite recubrirán el sensor calefactado y alterarán la calibración con el tiempo.
2. ¿Necesito recalibrar si cambio de aire a nitrógeno o helio?
El medidor viene calibrado de fábrica para nitrógeno. Para otros gases, aplique el factor de conversión de gases (FCG) suministrado con el medidor. Por ejemplo, el FCG para el aire es 1,00 (prácticamente el mismo que para el N₂), para el helio es de aproximadamente 1,45 y para el dióxido de carbono es de aproximadamente 0,74. La pantalla digital se puede configurar para aplicar el FCG automáticamente al realizar el pedido.
3. ¿Qué ocurre con el reflujo o los picos de presión?
Los sensores térmicos son unidireccionales y no se dañan con el flujo inverso, pero no pueden medirlo con precisión. Los picos de presión superiores a 10 bar pueden dañar el cabezal del sensor. Para trabajos de laboratorio con presiones inferiores a 5 bar, no se requiere ninguna protección especial más allá de un regulador en el lado de la alimentación.
4. ¿Cuánto tiempo permanece válida la certificación de calibración?
Todos nuestros medidores se entregan con un certificado de calibración de fábrica. La recalibración anual es una práctica habitual para su uso en laboratorios e investigación.
5. ¿Cuál es el plazo de entrega y el rango de precios?
Las unidades SFM estándar, con un rango de 0,02 a 2 SCCM, se envían en un plazo de 10 a 15 días hábiles tras la realización del pedido. El precio depende de la pantalla, la potencia de salida y el tipo de gas, pero suele oscilar entre 1000 y 2400 USD para un medidor y entre 1800 y 3200 USD para un controlador. Se ofrecen opciones EXW Shanghai o DDP.

Envíanos tus datos de gas

Si tiene una aplicación de gas de bajo caudal , envíenos:

  • Tipo de gas (aire, N2, He, O2, CO2, mezcla personalizada)
  • Caudal mínimo y máximo, con unidades (SCCM, SLM, mg/min)
  • Presión de entrada (bar o psi)
  • Diámetro exterior del tubo (6 mm, 1/4", u otro)
  • Preferencia de visualización (local, remota o ambas)
  • Se requiere señal de salida (4-20 mA, Modbus, ninguna)
  • Medidor solamente, o controlador de flujo con válvula

Le enviaremos una propuesta de modelo, plan de calibración, precio y plazo de entrega en un plazo de un día hábil. Para aplicaciones inferiores a 0,02 SCCM, indíquenos el rango objetivo y le asesoraremos sobre si el caudal másico térmico o el microcoriolis es la opción más adecuada. Consulte nuestro caudalímetro y controlador de bajo caudal SFM/SFC para conocer todas las opciones de configuración.

nos pondremos en contacto con usted en 24 horas..

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