Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Indice de contenidos
¿Qué es un medidor de flujo?
Un medidor de flujo es un equipo que se utiliza para medir el caudal de sólidos, líquidos o gases. Los medidores de flujo pueden hacer esto de forma lineal, no lineal, volumétrica o en función del peso. Los medidores de flujo también se conocen como medidores de flujo, indicadores de flujo o medidores de líquido.
Tipos de medidores de flujo
Los principales tipos de medidores de flujo incluyen:
- Medidores de flujo mecánicos
- Medidores de flujo ópticos
- Medidores de flujo de canal abierto
Medidores de flujo mecánicos
Medidores de flujo de desplazamiento positivo
Estos medidores miden el caudal midiendo el volumen del fluido que pasa a través de ellos. El proceso real incluye el atrapamiento del fluido en cierta cosa similar a un recipiente para conocer su tasa de flujo. Esto es muy similar al caso en el que permitimos que el agua llene un balde hasta un cierto nivel predeterminado, después de lo cual se permite que fluya.
Estos caudalímetros pueden medir caudales intermitentes o escasos y son adecuados para cualquier líquido independientemente de su viscosidad o densidad. Los caudalímetros de desplazamiento positivo pueden considerarse robustos ya que no se ven afectados por la turbulencia en la tubería.
El medidor de disco nutante, el medidor de pistón alternativo, el medidor de pistón oscilatorio o rotativo, los medidores de tipo birrotor como los medidores de engranajes, los medidores de engranajes ovalados (Figura 1) y los medidores de engranajes helicoidales se incluyen en esta categoría.
Medidores de flujo másico
Estos medidores proporcionan al usuario una estimación del caudal midiendo la masa de la sustancia que fluye a través de ellos. Este tipo de caudalímetros orientados al peso se emplea generalmente en industrias químicas en las que la medición basada en el peso es esencial en comparación con el análisis volumétrico.
Los medidores térmicos (Figura 2a) y los caudalímetros Coriolis (Figura 2b) se incluyen en esta categoría. En el caso de los medidores térmicos, el flujo de fluido enfría la sonda, que se precalienta hasta cierto punto. La pérdida de calor se puede detectar y se utilizará para determinar la velocidad a la que fluirá el fluido. Por otro lado, los medidores de Coriolis funcionan según el principio de Coriolis en el que el flujo de fluido a través del tubo vibratorio provoca un cambio en la frecuencia o cambio de fase o amplitud, lo que da una medida de su caudal.
Medidores de flujo de presión diferencial
En un medidor de flujo de presión diferencial, el flujo se mide midiendo la caída de presión a medida que el fluido pasa a través de las obstrucciones, que se insertan en el camino por el que fluye. Esto se debe a que a medida que aumenta el flujo de fluido a través de la tubería, habrá más caída en la presión a través de la constricción (Figura 3), que puede ser registrada por los medidores. A partir de esto, se puede calcular el caudal, ya que será proporcional a la raíz cuadrada de la caída de presión (ecuación de Bernoulli). 
Medidor de placa de orificio, medidor de boquilla de flujo, medidor de tubo de flujo, medidor de tubo piloto, medidor de grifo de codo, medidor de objetivo, medidor de tubo Dall, medidor de cono, medidor de tubo Venturi, medidor de flujo laminar y medidor de área variable (rotámetro) son algunos ejemplos de medidores de flujo de presión diferencial.
Medidores de flujo de velocidad
Los medidores de flujo de velocidad estiman el caudal de los fluidos midiendo la velocidad del fluido que fluye a través de ellos. Aquí, la velocidad del fluido da una medida directa de su caudal, ya que son directamente proporcionales entre sí. En estos medidores, se puede medir la velocidad en una variedad de formas en las que el uso de la turbina también es uno (Figura 4).
Dependiendo de la forma utilizada para averiguar la velocidad, tenemos varios tipos de medidores de flujo de velocidad como medidor de flujo de turbina, medidor de flujo de vertido de vórtice, medidor de flujo de tubo de Pitot, medidor de flujo de hélice, medidor de flujo de rueda de paleta o Pelton, medidor de flujo de chorro único y Medidor de flujo de chorro múltiple.
Medición de la tasa de flujo de fluidos en entornos peligrosos, incluidos aquellos en el caso de demandas mineras para los medidores de flujo no intrusivos. Los caudalímetros SONAR, que son un tipo de caudalímetros de velocidad, satisfacen este tipo de requisitos. Además, los caudalímetros ultrasónicos, así como los caudalímetros electromagnéticos, también forman parte de los caudalímetros de tipo velocidad.
Medidores de flujo ópticos
Los caudalímetros ópticos funcionan según el principio óptico, es decir, miden el caudal con luz. Por lo general, emplean una configuración que consiste en un rayo láser y fotodetectores. Aquí, las partículas del gas que fluyen a través de la tubería dispersan el rayo láser para producir pulsos que son captados por el receptor (Figura 5). Luego, el tiempo entre estas señales se determina como se sabría la distancia por la cual los fotodetectores estarían separados, lo que a su vez conduce a la medición de la velocidad del gas.
Dado que estos medidores miden la velocidad real de las partículas que constituyen los gases, estas no se ven afectadas por las condiciones térmicas y las variaciones en el flujo de gas. Por lo tanto, son capaces de proporcionar datos de flujo altamente precisos incluso cuando el entorno es más desfavorable, digamos, por ejemplo, cuando tenemos alta temperatura y presión, alta humedad, etc.
Medidores de flujo de canal abierto
Los medidores de flujo de canal abierto se utilizan para medir la tasa de flujo de un fluido cuya trayectoria de flujo involucra una superficie libre. Los medidores de vertedero y los medidores de canal (Figura 6) son los medidores de flujo de canal abierto que utilizan dispositivos secundarios como burbujeadores o flotadores para medir la profundidad del fluido en un punto en particular. A partir de esta profundidad, se puede obtener el caudal del fluido.
Por otro lado, en el caso de medición de flujo de canal abierto basado en pruebas de colorante, se usa una cierta cantidad predeterminada de colorante o sal para cambiar la concentración de la corriente que fluye del fluido. La dilución resultante da una medida del caudal del fluido. A continuación, cabe señalar que la precisión con la que deben funcionar los caudalímetros depende de la aplicación para la que se utilicen. Por ejemplo, cuando queremos controlar el flujo de agua a través de una tubería en nuestro jardín, sería suficiente si usamos un medidor de flujo que tenga una precisión menor que la que se utilizará cuando necesitemos controlar el flujo de un álcali. destinado a un proceso químico. Además, un factor más que debe tenerse en cuenta es que los caudalímetros, cuando se utilizan junto con las válvulas de caudal, pueden realizar las acciones de control con éxito.
¿Qué es un medidor de agua?
Un medidor de agua es un tipo de medidor de flujo que se utiliza para controlar el caudal de agua a través de una tubería. Hay dos enfoques comunes para la medición del flujo de agua: desplazamiento y velocidad. Los diseños de desplazamiento habituales incluyen contadores de pistón oscilante y disco oscilante. Los diseños basados en la velocidad incluyen medidores de chorro único y de chorro múltiple y medidores de turbina.
Tipos de medidores de agua
Los medidores de agua se pueden clasificar en varios tipos según el mecanismo mediante el cual miden el flujo de agua.
Medidor de flujo de agua tipo engranaje
Generalmente, todos los medidores de agua residenciales son del tipo de desplazamiento positivo. Estos, a su vez, pueden ser medidores de engranajes (Figura 1) o de pistón oscilante o de tipo medidor de disco nutante. Aquí, se hace que el agua entre en una cámara de la que se deja salir solo cuando la cámara se llena.
Al hacerlo, se puede estimar la tasa de flujo de agua. Estos medidores se utilizan cuando el agua fluye a un ritmo moderadamente bajo.
Medidor de agua de un solo chorro
Los medidores de agua de velocidad, también conocidos como medidores de capacidad interna, son otra categoría de medidores de flujo de agua. En estos medidores, la tasa de flujo de agua se determina monitoreando la velocidad a la que fluye el agua. Las subcategorías de este tipo son los medidores de flujo de chorro (uno y varios chorros) y de turbina.
En el medidor de chorro único, un solo chorro de agua incide en el impulsor, mientras que en el caso del medidor de chorro múltiple, más de un chorro incide sobre él. Sin embargo, en ambos casos, la velocidad de rotación del impulsor da una medida del caudal de agua. Por otro lado, los medidores de agua tipo turbina utilizan una rueda de turbina cuya velocidad de rotación determina el caudal.
Aquí debe tenerse en cuenta que los medidores de agua tipo chorro son adecuados para mediciones de caudal bajo, mientras que los caudalímetros tipo turbina son adecuados cuando los caudales son altos. Por lo tanto, cuando uno tiene que realizar mediciones de caudal tanto alto como bajo, la mejor opción serían los medidores de agua de tipo compuesto, que combinan ambas categorías en un solo dispositivo.
Medidor de agua electromagnético
Los medidores de agua también pueden medir el caudal de agua utilizando la ley de inducción de Faraday . Estos medidores se conocen como medidores de agua electromagnéticos (Figura 2) y generalmente se usan cuando se necesita medir aguas sucias o no tratadas o residuales.
Aquí, el agua que fluye a través de la tubería no magnética y no eléctrica induce un voltaje en el campo magnético del medidor . La magnitud de este voltaje será proporcional a la densidad de flujo magnético y, por lo tanto, a la velocidad del agua que fluye a través de la tubería, a partir de la cual se puede determinar la tasa de flujo de agua.
Medidor de agua de tipo de tiempo de tránsito
Los medidores de agua también pueden ser de tipo ultrasónico, en los que la tasa de flujo de agua se mide mediante técnicas de SONAR. Aquí las ondas sonoras se envían a través del agua que fluye para medir su velocidad. Una vez que se conoce la velocidad, se puede determinar la tasa de flujo de agua asociada, ya que antes se conocía el área de la sección transversal del cuerpo del medidor. Este tipo de medidores pueden ser de tipo Doppler o de tiempo de tránsito .
Aplicaciones del medidor de agua
Las aplicaciones de los medidores de agua incluyen:
- Los departamentos de suministro de agua son los principales usuarios de los medidores de agua. Este departamento tiene este tipo de medidores instalados en cada edificio para rastrear la cantidad de agua que consumen. La intención detrás de tal acto es facturarlos en consecuencia.
- Las grandes infraestructuras emplean medidores de agua para garantizar un flujo de agua adecuado a través de cada una de sus subestructuras, libre de fugas y roturas.
- Las industrias que tienen la refrigeración como uno de los pasos de su proceso utilizan un medidor de agua para controlar la velocidad a la que fluye el agua.
- Los medidores de agua también se emplean en industrias agrícolas y laboratorios con la intención de analizar diferentes propiedades del agua como su salinidad, nivel de pH, acidez, etc.
- Las plantas hidroeléctricas que generan energía eléctrica utilizando agua emplean un medidor de agua para mantener una cantidad controlada de flujo de agua a través de ellas.
- Los contadores de agua como el del tipo turbina se utilizan en los sistemas de protección contra incendios.
Medición de flujo
La medición de flujo es un método para medir cuánto de un material fluye a través de un área de interés particular (Figura 1). Generalmente, los procesos industriales exigen la medición de tres tipos de «materiales», a saber, sólidos, líquidos y gases.
Medición de sólidos
Los sólidos se miden normalmente en base al peso, es decir, el caudal de sólidos se expresará como la relación de masa del sólido por unidad de tiempo o en términos de peso del sólido por unidad de tiempo. Por lo tanto, tenemos sus unidades asociadas como kilogramo por segundo o gramo por segundo o kilogramo por hora o gramo por minuto o toneladas por hora o similar.
Medición de líquidos
Los líquidos se pueden medir en términos de peso o volumen. Esto significa que el caudal de líquidos se expresa como la relación entre el peso del líquido por unidad de tiempo o el volumen del líquido por unidad de tiempo. En consecuencia, podemos expresar su tasa en unidades como toneladas por hora, kilogramo por segundo, litros por hora, m 3 por minuto, etc.
Medida de gases
Los gases se miden generalmente en términos de su volumen, es decir, el caudal de gases se expresará como la relación entre el volumen del flujo de gas por unidad de tiempo. Por lo tanto, las unidades en las que se mide el flujo de gases son m 3 por hora, Nm 3 por hora, etc. Un factor más importante que debe tenerse en cuenta al medir el flujo de gases es el hecho de que los gases son fluidos comprimibles. (a diferencia de los líquidos) debido a que su volumen varía de acuerdo con la presión (y también la temperatura). Para tener en cuenta este factor, generalmente los valores obtenidos midiendo los gases en las condiciones originales se convierten en una base de temperatura y presión normal (NTP) o en una base de temperatura y presión estándar (STP).
Medidores de flujo
La medición del flujo se logra mediante el uso de medidores de flujo (Figura 2), como se discutió en detalle anteriormente en este artículo.
Estos caudalímetros son de diferentes tipos según la cantidad que se mida y el principio de funcionamiento. Medidor de presión diferencial, medidor de área variable, medidor de flujo de turbina, medidor de Coriolis, medidor de engranajes, medidor de Woltman, medidor de chorro único, medidor de chorro múltiple, medidor de rueda de paletas, medidor de corriente, medidor de Venturi, medidor de cono, medidor de resistencia lineal, medidor de flujo de vórtice, medidor de flujo magnético, medidor de flujo ultrasónico, medidor de flujo electromagnético sin contacto, etc. son solo algunos de los numerosos tipos de medidores de flujo en uso.
Sensores de flujo
Los sensores son los dispositivos que se utilizan para monitorear el cambio en un parámetro en particular. En consecuencia, los sensores de flujo son los dispositivos que se utilizan para controlar los cambios en el caudal de un estado particular de la materia. Se espera que estos registren incluso los cambios más leves en el caudal y, por lo tanto, se espera que sean de alta precisión.
La existencia de numerosos tipos de caudalímetros y sensores de caudal es consecuencia directa de la importancia que se atribuye al concepto de medición de caudal en numerosas aplicaciones industriales, incluido el diseño de sistemas de control automático.
