Los medidores de caudal volumétrico son accesorios utilizados a la entrada de equipos que requieren un control de volumen de fluidos, como intercambiadores de calor (sistemas de transferencia de calor), reactores, torres de destilación, etc. También podemos encontrar medidores de caudal en sistemas de transporte de fluidos en tuberías en donde se requiere mantener controlado el flujo volumétrico de fluido.
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| Medidores de caudal volumétrico en planta industrial. Imagen de Krohne |
Los medidores de caudal volumétrico son utilizados para regular el volumen de líquidos, gases y vapores, siendo de gran importancia ya que permiten planificar acciones directamente relacionadas con la cantidad de fluido que entra o sale del sistema, como por ejemplo, calidad de productos, seguridad industrial, optimización de procesos, entre otras.
En este artículo definiremos a los medidores de caudal volumétrico, su clasificación y cuáles son las ventajas de utilizarlos en plantas industriales y en sistemas a estudiar u optimizar.
- ✔Definición de medidores de caudal volumétrico
- ✔Importancia de los medidores de caudal volumétrico
- ✔Clasificación de los medidores de caudal volumétrico o caudalímetros
Definición de medidores de caudal volumétrico
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| Medidor de caudal volumétrico en una tubería. Imagen de sierrainstruments |
Los medidores de caudal, también conocidos como caudalímetros, son instrumentos utilizados para medir de manera lineal o no lineal el flujo de fluido que pasa a través de estos, con el objetivo de controlar la cantidad de fluido que ingresa o sale de un sistema. Los medidores de caudal son bastante versátiles y pueden medir flujo másico o flujo volumétrico, ya sea de un líquido o de un gas o vapor.
Sabiendo que la medición de caudal es el cálculo o determinación del volumen de un fluido que pasa por un punto determinado del sistema por unidad de tiempo, podemos definir a los caudalímetros de la siguiente manera:
Los medidores de caudal volumétrico o caudalímetros son instrumentos sofisticados de medición, los cuales utilizan una serie de tecnologías diseñadas para cuantificar la velocidad o el volumen de un fluido en movimiento (líquido o gas) en un conducto abierto o cerrado.
En otras palabras, podemos decir que los medidores de caudal volumétrico son dispositivos utilizados para estimar la cantidad de fluido que pasa por un punto específico del sistema por unidad de tiempo.
El tipo de caudalímetro o medidor de caudal a utilizar varía en función de la aplicación, pero las tecnologías más utilizadas para lograr la determinación del flujo de fluido en estos instrumentos son: coriolis, presión diferencial, magnética, engranajes ovalados, térmica, rueda de desplazamiento, ultrasónica y desplazamiento positivo.
La mayoría de los instrumentos utilizados para determinar el caudal (caudalímetros o medidores de caudal) estiman la cantidad de fluido mediante una medición directa de la velocidad que dicho fluido lleva o el cambio de su energía cinética, pero las nuevas tecnologías han adicionado otros factores de importancia, como la viscosidad, la densidad y la fricción, aportando mediciones cada vez más confiables.
Importancia de los medidores de caudal volumétrico
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| Medidor de caudal ultrasónico. Imagen de jomsoft |
La medición de caudal suele ser un parámetro crítico en la mayoría de las operaciones. Es esencial conocer que el fluido correcto está en el lugar correcto en el momento correcto, es por ello, que conocer la cantidad de fluido que va a ingresar o salir de un sistema es fundamental para poder llevar a cabo un proceso.
Tomando esto en cuenta, podemos inferir que la importancia más relevante que tienen los instrumentos orientados a medir caudal, es que son vitales para el control de procesos ya que permiten asegurar la cantidad requerida de un fluido para que un proceso se pueda realizar sin contratiempos. Asimismo, también son importantes cuando se requiere cuantificar y almacenar cantidades de fluido, por ejemplo, barriles de petróleo, bidones de químicos, etc.
Un punto relevante es que los límites de caudal deben permanecer dentro de los parámetros de seguridad en muchos procesos industriales. Mantener estos valores es posible gracias a los medidores de caudal. Podemos concluir que los medidores de caudal son de gran importancia para la industria, ya que monitorean y controlan el flujo de fluidos con los que se trabaja, lo que permite mantener un control de los procesos industriales.
Clasificación de los medidores de caudal volumétrico o caudalímetros
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| Medidor/registrador de caudal en una turbina. Imagen de youtube |
Podemos clasificar a los caudalímetros o medidores de caudal según su funcionamiento, es decir, según el principio utilizado para poder medir el volumen de fluido que se desea controlar. Para los medidores de caudal volumétricos podemos identificar tres tipos principales, los cuales son:
Medidores de caudal deprimógenos
El principio de funcionamiento de estos medidores de caudal se basa en la diferencia de presión o la pérdida de carga que se vincula con el caudal que atraviesa al medidor o el instrumento de medición, lográndose obtener de estos valores una relación determinable. Los medidores de caudal deprimógenos más comunes son:
Medidores de caudal de área variable
Este tipo de medidores de caudal volumétrico basa su funcionamiento en el cambio del área de la restricción de paso de fluido. Esta área cambia con la cantidad de caudal que pasa por el medidor, sin embargo, la presión diferencial se mantiene constante. El medidor de este tipo más utilizado es el rotámetro.
Medidores de caudal basados en la velocidad
Como su nombre lo indica, los medidores de caudal basados en la velocidad determinan la velocidad que lleva el fluido al pasar por ellos. Tomando los datos de velocidad se calcula el caudal multiplicando la velocidad del fluido por el área transversal que atraviesa el fluido. Entre este tipo de medidores de caudal tenemos:
- Medidor de turbina
- Medidor ultrasónico
- Medidor de efecto doppler
- Vertedero con flotador para canales abiertos
Medidores de caudal basados en la fuerza
Los medidores de caudal basados en la fuerza estiman el flujo del fluido basándose en el empuje que lleva el fluido. La máxima expresión de este tipo de medidor de caudal es la placa de impacto.
Medidores de caudal por tensión inducida
Estos medidores basan su funcionamiento en los campos magnéticos, como es el caso del medidor magnético.
Medidores de caudal por desplazamiento positivo
Los medidores de caudal por desplazamiento positivo estiman el caudal volumétrico sumando o integrando los volúmenes separados del líquido. Para ello, utilizan partes mecánicas móviles que aprovechan la energía del fluido en movimiento para estimar la medida. Los principales medidores de este tipo son:
- Medidor de disco giratorio
- Medidor de pistón alternativo
Medidores de caudal de torbellinos
Estos medidores de caudal volumétrico basan su funcionamiento en la estimación de la frecuencia de los torbellinos formados dentro de ellos, estos torbellinos son producidos por una hélice o un cono (vortex).
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