¿Qué es un Caudalímetro Térmico?
Un caudalímetro térmico es un dispositivo utilizado para medir el flujo de un fluido, basándose en las propiedades de conducción térmica del mismo.
Este tipo de caudalímetro determina el flujo midiendo la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida del fluido. Es particularmente eficaz para medir el flujo de gases. Aunque también existen modelos diseñados para medir el flujo de líquidos, su capacidad se limita generalmente a volúmenes muy reducidos.
Tiene el inconveniente de ser sensible a la contaminación y es adecuado para medir gases puros entre gases. También se caracteriza por su capacidad para medir con precisión caudales y puede aplicarse a fluidos viscosos y calientes. Sin embargo, debido a las características de conductividad térmica del fluido a medir y a los efectos de las fluctuaciones de temperatura, se requiere calibración y compensación para una medición precisa. Además, algunos fluidos pueden tener fluctuaciones de temperatura lentas, lo que limita el tiempo de respuesta.
Existen dos tipos de caudalímetros: los que miden el volumen del fluido y los que miden su masa. Aunque la mayoría de los tipos miden el caudal volumétrico, los caudalímetros térmicos pueden medir el caudal másico. Como el volumen de un gas cambia bajo la influencia de la temperatura y la presión, un caudalímetros térmicos que pueda medir el caudal másico será más preciso.
Usos de los Caudalímetros Térmicos
Los caudalímetros térmicos se utilizan en una gran variedad de industrias y aplicaciones. Debido a su principio de medición, son adecuados para medir gases puros. También tienen una gran precisión de medición, por lo que muchas aplicaciones aprovechan estas características.
En la industria, se utilizan para controlar y supervisar procesos industriales. Las líneas de producción de las plantas químicas y de semiconductores requieren una medición precisa del caudal. Los caudalímetros térmicos miden con precisión los caudales de los fluidos y proporcionan información a los sistemas de control, mejorando así la estabilidad y eficacia del proceso.
También se utilizan a menudo para medir la energía. En intercambiadores de calor y calderas, se utilizan para medir la producción de calor. Los caudalímetros térmicos permiten realizar mediciones calorimétricas precisas, que pueden controlar el uso de la energía y mejorar la eficiencia.
Otras aplicaciones diversas incluyen la medición del caudal de gases anestésicos para uso médico y la medición del caudal de gas dióxido de carbono utilizado en la producción y refrigeración de refrescos.
Principios de los Caudalímetros Térmicos
Los caudalímetros térmicos utilizan las propiedades de conducción térmica de los fluidos para medir los caudales. Cuando un fluido fluye, el cambio de temperatura del fluido se debe a la conducción térmica. La conducción térmica es un fenómeno en el que la energía térmica se transfiere a través de un gradiente de temperatura. La velocidad a la que el calor es transportado por el flujo de fluido es proporcional a la velocidad de flujo.
Cuando el calor es transportado por el flujo de un fluido, se genera un gradiente de temperatura. Si el caudal es rápido, el calor se transporta rápidamente y el gradiente de temperatura es pequeño. Si el caudal es lento, el calor sólo se transporta lentamente y el gradiente de temperatura suele ser mayor.
Los caudalímetros térmicos estiman el caudal midiendo la diferencia de temperatura entre los fluidos. A menudo se utiliza un sensor de temperatura para detectar la diferencia de temperatura. Los sensores de temperatura suelen colocarse antes y después del flujo del fluido.
Construcción de los Caudalímetros Térmicos
Un caudalímetros térmicos consta de tuberías, una fuente de calor y un termómetro.
1. Tuberías
La tubería es la estructura a través de la cual pasa el fluido. Los caudalímetros térmicos suelen montarse directamente en las tuberías. El fluido circula por la tubería y se mide el caudal. 2. Fuente de calor
2. Fuente de Calor
La fuente de calor es la parte que proporciona calor al fluido. Normalmente, se utilizan cables calefactores o calentadores eléctricos. La fuente de calor proporciona energía térmica al fluido de la tubería, creando una diferencia de temperatura.
3. Termómetros
Un termómetro es un sensor o dispositivo de medición de la temperatura de un fluido. Suelen montarse en las tuberías para medir su temperatura. Los termómetros se colocan antes o después de la fuente de calor y detectan las diferencias de temperatura en el fluido.
Tipos de Caudalímetros Térmicos
Existen dos tipos de caudalímetros térmicos en función de cómo se determine el caudal: el método de medición de la diferencia de temperatura y el método de medición del consumo de energía.
1. Método de Medición de la Diferencia de Temperatura
El método de medición de la diferencia de temperatura mide la diferencia de temperatura aguas arriba y aguas abajo del calentador. Se trata de una configuración sencilla con una fuente de calor y un termómetro, y suele ser de bajo coste. Suele encontrarse en caudalímetros que miden pequeñas cantidades de fluido.
2. Método de Medición del Consumo de Energía
El método de medición del consumo de energía es un método de medición del consumo de energía con una diferencia de temperatura constante. La cantidad de calor de la fuente de calor se ajusta para que la diferencia de temperatura entre aguas arriba y aguas abajo sea constante. El caudal másico puede calcularse a partir del consumo de potencia.