¿Qué es un Caudalímetro?
Un caudalímetro (en inglés: Flowmeter) es un dispositivo para medir el caudal volumétrico o másico de un fluido a través de una tubería o similar.
Se han desarrollado varios principios de medición para medir distintos tipos de caudal, en función de condiciones como la presión y la temperatura. Entre los tipos de caudal se incluyen los caudales de gas, líquido y multifásico.
Algunos productos pueden instalarse fuera de la tubería para medir el caudal. Sin embargo, muchos productos se instalan en el interior de la tubería para medir el caudal, por lo que la instalación de los caudalímetros debe considerarse antes de instalar la tubería o durante el diseño.
Usos de los Caudalímetros
Los caudalímetros se utilizan ampliamente en los procesos de fabricación en los que se emplean fluidos, como las plantas químicas y petrolíferas, las industrias de automoción, de semiconductores, farmacéutica y alimentaria.
Se han desarrollado más de diez principios de funcionamiento diferentes para los caudalímetros, y el caudalímetro adecuado debe seleccionarse en función del fluido que se maneje.
Los caudalímetros instalados en tuberías tienen el potencial de perturbar el flujo. La selección debe basarse en una consideración del alcance de este impacto. También hay que tener en cuenta la frecuencia, el tiempo y el coste del mantenimiento.
Tipos de Caudalímetros
A continuación se presenta una breve introducción a los distintos tipos de caudalímetros y sus respectivos mecanismos, principios y ventajas.
- Caudalímetros volumétricos
- Caudalímetros de coriolis
- Caudalímetros ultrasónicos
- Caudalímetros electromagnéticos
- Caudalímetros térmicos
- Caudalímetros de vórtice Kalman
- Caudalímetros de área
- Caudalímetros de turbina
- Caudalímetros de presión diferencial
- Caudalímetros de vórtice
- Caudalímetros de celda de flujo
1. Caudalímetros de Desplazamiento Positivo
Un caudalímetro de desplazamiento positivo consta de un tubo con el mismo diámetro interior que la tubería a medir, un rotor y un detector de rotación. El rotor es girado por el fluido que circula por el tubo y el caudal se mide detectando el número de rotaciones.
Aunque de construcción sencilla y gran precisión, el uso de engranajes puede dar lugar a problemas como el engrane.
Dado que mide directamente el volumen del fluido, se utiliza para medir el caudal de fuel-oil y aceite lubricante, cuya densidad no varía fácilmente. Gracias a su gran precisión, este caudalímetro es adecuado para aplicaciones como el comercio de fuelóleo.
2. Caudalímetros de Coriolis
Los caudalímetros coriolis constan de dos tubos en U, un vibrador y un sensor de fuerza. Los caudalímetros de coriolis utilizan el principio de la fuerza de coriolis, que establece que dos tubos en U oscilantes con fluido fluyendo a través de ellos generan fuerzas en direcciones opuestas entre sí.
Aunque los caudalímetros coriolis tienen la desventaja de una mayor longitud total debido al principio de medición, pueden medir directamente caudales másicos. Son muy precisos y sensibles, y se utilizan mucho, por ejemplo, cuando también se quiere medir al mismo tiempo la densidad de un fluido.
Por otro lado, es más eficaz que otros y no puede medir caudales en zonas con vibraciones o fluidos que contengan burbujas.
3. Caudalímetros Ultrasónicos
Los caudalímetros ultrasónicos constan de un generador de ultrasonidos y un instrumento de medida. El caudal se calcula midiendo el tiempo de propagación de las ondas ultrasónicas y el efecto Doppler causado por la reflexión de las ondas ultrasónicas. El caudalímetro es capaz de medir desde el exterior de la tubería.
Tiene la ventaja de medir el caudal de fluido sin contacto. El caudalímetro puede instalarse posteriormente en la tubería y tiene la ventaja de que puede instalarse en tuberías de gran diámetro a bajo coste.
Sin embargo, no es adecuado para aplicaciones en las que se requiere una medición de caudal de alta precisión, ya que se producen errores debido al grosor de las paredes de las tuberías.
4. Caudalímetros Electromagnéticos
Los caudalímetros electromagnéticos calculan el caudal midiendo la fuerza electromotriz que genera la bobina, componente del caudalímetro electromagnético, sobre la velocidad de un material magnético colocado en el interior del fluido a medir.
Muchos de ellos no necesitan instalarse en la tubería y se utilizan cuando los caudalímetros instalados en la tubería, como en el caso del agua contaminada, supondrían elevados costes de mantenimiento.
Los caudalímetros electromagnéticos no tienen piezas móviles y no obstruyen el flujo de fluidos, por lo que se utilizan para medir el caudal de lodos mezclados con sólidos. Sin embargo, no pueden medir fluidos no conductores, como el aceite.
5. Caudalímetros Térmicos
Los caudalímetros térmicos constan de dos sensores de temperatura y un calentador. La diferencia entre la temperatura del fluido antes de ser calentado por el calentador y la temperatura del fluido después de ser calentado por el calentador se mide y se convierte en un caudal. Se caracteriza por su capacidad para abarcar una amplia gama de temperaturas.
Los caudalímetros térmicos pueden medir el caudal de gas sin contacto y, por tanto, pueden medir gases corrosivos. Además, casi no tienen caída de presión y pueden medir caudales másicos. En cambio, no son adecuados si el gas contiene contaminantes.
6. Caudalímetros de Área
En los caudalímetros de área, un flotador situado en un tubo cónico vertical interrumpe el flujo de abajo hacia arriba, creando una diferencia de presión antes y después del flotador. El medidor descansa en una posición en la que el peso del flotador y la fuerza de la diferencia de presión se equilibran, y mediante la lectura de esta posición se puede determinar el caudal.
Se utilizan para medir caudal líquido o gaseoso, fluidos de purga o gases. Su sencilla construcción los hace poco costosos, pero la precisión de la medición no es muy elevada.
7. Caudalímetros de Turbina
Los caudalímetros de turbina se colocan en el flujo y utilizan el hecho de que la velocidad de rotación del impulsor, que tiene un eje paralelo al flujo, es proporcional a la velocidad del flujo para calcular el caudal volumétrico a partir del número de rotaciones del impulsor.
Su diseño ligero permite un alto grado de libertad de instalación. Ligero, barato y con una excelente repetibilidad y capacidad de respuesta, es adecuado para medir grandes volúmenes de fluido. Sin embargo, los cojinetes se deterioran y su vida útil es corta.
8. Caudalímetros de Presión Diferencial
Los caudalímetros de presión diferencial utilizan un orificio para crear una pérdida de presión y utilizan la diferencia de presión entre los lados primario y secundario para medirla como caudal.
Se caracteriza por su bajo coste y su amplia gama de aplicaciones. No es necesario calibrar el caudal real.
9. Caudalímetros de Vórtice de Kalman
Los caudalímetros de vórtice de Kalman constan de un obstáculo para generar el vórtice de Kalman y un instrumento de medición del vórtice. El caudal se calcula midiendo el vórtice de Kalman. El vórtice de Kalman es un vórtice regular generado en la estela del obstáculo.
Los caudalímetros de vórtice de Kalman pueden medir una amplia gama de fluidos, ya que no tienen piezas mecánicas de funcionamiento ni electrodos. Sin embargo, no pueden utilizarse en zonas con muchas vibraciones, por ejemplo, porque requieren una longitud de tubería recta y pueden funcionar mal debido a las vibraciones. Se utilizan para medir vapor y agua limpia.
10. Caudalímetros de Vórtice
Un caudalímetro de vórtice es un caudalímetro que utiliza el vórtice de Kalman. Los vórtices de Kalman son filas alternas y regulares de vórtices que se producen aguas abajo de un objeto (fuente de vórtices) situado en el flujo de fluido.
11. Caudalímetros de Célula de Flujo
Un caudalímetro de célula de flujo es un tipo de caudalímetro de orificio que genera presión diferencial instalando un orificio en la tubería por la que circula agua o aire, y mide la presión diferencial generada indicada por un flotador instalado en la corriente afluente.
Más Información sobre los Caudalímetros Digitales
Los caudalímetros analógicos son en su mayoría caudalímetros de área y se utilizan para comprobar los caudales in situ. Son baratos y se utilizan desde hace mucho tiempo.
En los últimos años, se han comercializado muchos caudalímetros con especificaciones digitales. Los caudalímetros con salidas de transmisión son casi exclusivamente de especificaciones digitales y están cargados de componentes electrónicos y placas de circuitos en su interior. Aunque tienen el inconveniente de que los circuitos electrónicos tienen una vida residual, son más cómodos, ya que permiten el ajuste automático a cero, el cambio del valor de span, la función de totalización y el cambio de unidad de caudal.