Medidores de caudal La medida de caudal se utiliza para dos propósitos fundamentales: Contabilidad Control de procesos Los medidores de caudal se utilizan para contabilizar la transferencia de materia entre diversas partes del proceso. En el control de procesos, la medición de caudal es imprescindible para poder realizar control automático, así como para optimizar rendimientos en las unidades de producción, aplicando balances de materia. Dentro de la clasificación de medidores de caudal encontramos: Medidores de área variable. Medidores por desplazamiento positivo. Medidores másicos. Medidas por presión diferencial. Se pueden mencionar los medidores electromagnéticos los cuales se basan en el principio de Faraday según el cual la fuerza electromotriz, inducida en un elemento conductor que se mueve a lo largo de un campo magnético, es proporcional a la velocidad de dicho conductor. Un medidor de tipo turbina es básicamente un rotor con alabes soportado por un eje y con movimiento de rotación perpendicular a la dirección de flujo. Por medio de un detector magnético, cada vez que uno del alavés pasa delante del mismo se produce un impulso al cortar el campo magnético, el número de impulsos es proporcional a la velocidad y por lo tanto, al caudal que atraviesa el medidor Ilustración 1: rotámetro .Medidores de área variable. Los medidores de caudal por área variable, conocidos como rotámetros, utilizan el mismo fundamento de medición que los de presión diferencial, relacionan la energía cinética y la de presión, en el sistema de presión diferencial (dP), el área correspondiente a la presión es constante, y la presión diferencial cambia en función al caudal: 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑄 = 𝑓(𝑑𝑃)𝑐𝑜𝑛 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒. En el rotámetro el área de la restricción cambia al mismo tiempo que el caudal, permaneciendo constante la presión diferencial. Ventajas Bajo coste. Simplicidad. Apto para caudales pequeños. Desventajas No apto para altas presiones. Debe ser montado verticalmente. Las versiones estándar no disponen de sistema de transmisión. Caída de presión constante y muy Se debe utilizar en fluidos limpios. pequeña. Rango de caudal 10:1. Capacidad limitada para caudales altos. Lectura lineal de caudal. La suciedad sobre el cristal dificulta la lectura. Los rotámetros se utilizan solamente en lugares donde el caudal sea muy bajo y limpio. Medidores por desplazamiento positivo. Estos medidores operan atrapando un volumen unitario y conocido del líquido (VU), desplazándolo desde la entrada hasta la salida y contando (N) el número de volúmenes desplazados por un tiempo determinado, se conocen también como contadores, porque cuentan el volumen de líquido, independientemente del tiempo trascurrido, si se desea obtener el caudal (Q), entonces habrá que incluir el tiempo: 𝑄= 𝑉𝑈 ∗ 𝑁 𝑡 La lectura es realizada por un sistema de trasmisión mecánica desde el interior hasta el exterior del contador, en cuyo final se encuentra un conjunto de engranajes que hacen mover un contador totalizador de caudal. Ilustración 2: Funcionamiento de un contador. Ventajas Buena exactitud, amplio rango de medida. Muy buena repetitividad. Apto para fluidos con muy alta viscosidad, admitiendo grandes cambios en la misma. Lectura local directa en unidades de volumen. La lectura se puede trasmitir por medio de un sistema de pulsos. No necesita alimentación eléctrica. Amplio rango de caudal. Desventajas. Caro, en especial en grandes tamaños. Alta pérdida de carga. No apto para fluidos abrasivos y sucios, en este último caso se necesita un filtro previo. Las partes móviles tienen muy poca tolerancia entre ellas para evitar fugas de líquido. Por tanto están expuestas a bloquearse. Limitan el caudal de paso a través del suyo. Pueden dañarse por sobre velocidad. Medidores másicos Los medidores másicos están constituidos para para medir directamente el caudal del fluido en unidades de masa, tal como Kg/h, en lugar de medir el caudal de volumen, puede haberlo de dos tipos: Medidores de volumen con corrección automática de densidad incorporada. Medidores de masa directamente. Algunos medidores son adatados con sistemas que convierten el volumen en masa en función de presión y temperatura, dando el caudal en unidades de masa, ejemplos son los de placa de orificio con medidas de presión y temperatura incorporadas. Ventajas Muy buena exactitud. Rango de medida muy amplio 25:1 Lectura directa del caudal en unidades de masa sin necesidad de compensación. Costes de mantenimiento reducidos. Salida lineal. Desventajas El conjunto es relativamente caro. Perdida de carga media. Generalmente no es utilizable para gases y vapor. Costes de instalación altos. No utilizable en tuberías de gran tamaño Medidores por presión diferencial. El método más ampliamente utilizado para la medida industrial en caudales, existen varios principios de medida basados en este principio, tubos Venturi, toberas, tubos Pitot, tubos Annubar, etc. Aunque un ejemplo muy claro y práctico es la placa de orificio, este elemento es una restricción al paso del flujo que hace aumentar la velocidad disminuyendo la presión, la energía cinética, potencial e interna permanece constante, utilizando el principio de Bernoulli es posible obtener la velocidad obteniendo así el caudal. Ventajas No tienen componentes móviles Desventajas Utilizable solo para rangos de caudal 4:1 Se dispone de un amplio rango de Relación cuadrática entre presión y tamaños diferencial y temperatura. Aptos para la mayoría de gases y Relativamente baja exactitud. líquidos Ampliamente establecido y Perdida de presión no recuperable aceptado. No necesita calibración La viscosidad afecta el rango de caudal. Simplicidad. La instalación puede ser costosa.
