La historia y el futuro de la medición del caudal

(1) El origen de la medición del caudal

La clepsidra y el reloj de agua, utilizados para medir el tiempo en la antigüedad, son dispositivos que emplean la tecnología de flujo constante para calcular el tiempo. La clepsidra más antigua del mundo es el reloj de agua egipcio del siglo XIV a. C. En nuestro país, la Ciudad Prohibida alberga un reloj de agua de cobre de la dinastía Han Occidental (206 a. C. - 8 d. C.). En el año 3000 a. C., se intentó medir el caudal del río Nilo midiendo el nivel del agua para la agricultura. A partir de entonces, fue posible calcular la distribución del agua. Este podría considerarse el origen de la medición del caudal.

El anemómetro se inventó en el siglo XVI, el velocímetro para canales abiertos en el siglo XVII y el tubo de Pitot en el siglo XVIII, lo que sentó las bases para el desarrollo de la tecnología de medición de caudal. En ese mismo período, se estableció la ecuación más básica de la mecánica de fluidos: la ecuación de Bernoulli.

Tubo de Pitot para medir la velocidad del flujo de fluido

Sin embargo, la medición de caudal real comenzó en el siglo XIX, cuando se formó el prototipo de la red comercial de suministro de agua y gas. Para satisfacer las necesidades del comercio, se diseñaron medidores de gas húmedo, medidores de gas seco, medidores de agua, medidores de caudal de diafragma, medidores de caudal Venturi, etc., para medir agua y gas. En ese mismo período, se desarrollaron la ley de Faraday, el número de Reynolds, la ley de conservación de la energía y el experimento de la calle del vórtice de Karman, realizado por Strohal. La ciencia y la tecnología de este período sentaron las bases para el rápido desarrollo de la medición de caudal, pero también cabe destacar que el proceso de fabricación de medidores de caudal en ese período era aún relativamente rudimentario, la comprensión de las tecnologías relacionadas era insuficiente y el nivel general de medición era bajo.

(2) Desarrollo de la medición de caudal

Desde el siglo XX, con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica, los materiales y la tecnología de procesamiento, el desarrollo y la mejora de los medidores de flujo han avanzado rápidamente.

Con la prosperidad de diversas industrias, como la industria de procesos y los servicios públicos, como el suministro de agua y gas, el medidor de caudal se ha vuelto cada vez más popular.

El número y las áreas de uso se han expandido rápidamente. Los principales caudalímetros mecánicos actuales se desarrollaron durante este período, como diversos tipos de placas de orificio, caudalímetros rotámetros, vertederos triangulares y otros tipos de caudalímetros de vertedero, caudalímetros de ranura, etc., en la primera mitad del siglo XX. La aplicación práctica de los caudalímetros electromagnéticos representa un avance notable. No solo se utilizan para la medición de caudal en tuberías circulares, sino que también se han aplicado en una amplia gama de caudales, desde ríos hasta sangre.


Al igual que otras tecnologías industriales, la segunda mitad del siglo XX fue una etapa de gran desarrollo para los instrumentos de medición de caudal. Durante este período, debido a la amplia utilización de la medición de caudal, a la complejidad del fluido medido y a la gran variedad de condiciones y entornos de medición, los requisitos de los caudalímetros variaron. Por lo tanto, para adaptarse a diferentes condiciones del medio, condiciones ambientales y requisitos de uso, surgieron diversos instrumentos de medición de caudal. Según estadísticas incompletas, existen docenas de tipos de caudalímetros de uso común. Incluso se puede afirmar que, a medida que se desarrollen nuevas tecnologías, se intentará aplicarlas a la medición de caudal, como los caudalímetros térmicos, los caudalímetros electromagnéticos modernos, los caudalímetros ultrasónicos, los caudalímetros másicos , los caudalímetros de vórtice, los caudalímetros de chorro y otros caudalímetros similares.


En China, los medidores de flujo de agua y de gas se produjeron de forma independiente en la década de 1950, y el desarrollo y la calidad estable de los productos se lograron en la década de 1990. En general, el nivel de fabricación de medidores de flujo en mi país todavía está muy por detrás del nivel avanzado mundial, especialmente en los cojinetes de los medidores de flujo de turbina, los materiales y procesos de los medidores de flujo másico y los procesos de los medidores de flujo ultrasónicos.

Al entrar en el siglo XXI, la tecnología de caudalímetro ultrasónico multicanal ha logrado nuevos avances y se ha aplicado en los campos de la medición industrial y la verificación metrológica con sus incomparables ventajas.

(3)El futuro de la medición del caudal

Con la creciente demanda de liquidación comercial, se está prestando cada vez más atención a la medición de energía y la protección del medio ambiente, y la mejora de la calidad, la eficiencia y el control de costes de la producción industrial ha impuesto mayores requisitos en cuanto a la cantidad, la precisión y la fiabilidad de los caudalímetros. Las principales mejoras técnicas se centran en los siguientes aspectos.

(1) El nivel de fabricación de medidores de caudal continúa mejorando
Las mejoras en la estructura, los materiales y la tecnología de procesamiento de los caudalímetros han hecho posible la medición de caudal de alta precisión, y su fiabilidad operativa a largo plazo, un indicador clave, también ha mejorado significativamente. Por ejemplo, la mejora del material de los cojinetes y el proceso del caudalímetro de turbina ha mejorado considerablemente su estabilidad operativa a largo plazo. La mejora de los materiales y la tecnología de procesamiento del caudalímetro másico no solo ha reducido el coste de producción, sino que también ha mejorado su rendimiento de medición.

(2) La tecnología de calibración de medidores de flujo está ganando atención

Con la mejora de la precisión de las mediciones de caudalímetros, se comprende gradualmente que la precisión de los dispositivos de calibración de caudal es la base y la garantía de una medición precisa. La mejora de los dispositivos de calibración se ha convertido en un componente fundamental de la medición de caudal. En los últimos años, ha sido muy valorada y el nivel técnico de los dispositivos ha mejorado considerablemente.

(3) Investigación sobre el impacto de las condiciones de instalación y uso

El rendimiento de medición del caudalímetro calibrado en laboratorio puede variar al utilizarse en campo, debido a las diferencias entre las condiciones de laboratorio y las de campo. Por lo tanto, se han llevado a cabo investigaciones relevantes sobre las diferencias en las condiciones de uso del caudalímetro, incluyendo la influencia de la sección recta de la tubería, la posición de la instalación en tres condiciones, la influencia del cambio de medio, la influencia del flujo de vórtice y la influencia de las condiciones ambientales, entre otras. Además, el rendimiento del instrumento auxiliar también se ha mejorado y se le ha prestado atención gradualmente.

(4) Desarrollo de tecnología de calibración de flujo no real

Con la creciente demanda de medición de caudal de gran diámetro y el desarrollo de la tecnología de medición de caudal ultrasónica, la demanda de caudalímetros de gran diámetro es cada vez más urgente, pero el tamaño del dispositivo de calibración es limitado. En este contexto, la tecnología de calibración no real de caudalímetros de gran diámetro se ha desarrollado rápidamente. Esta tecnología se logra combinando dinámica de fluidos computacional, experimentos con modelos y experimentos de campo.