Cómo elegir un medidor de caudal para la medición del flujo de hidrógeno

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El hidrógeno es un gas industrial muy valioso y ampliamente utilizado, que desempeña un papel importante. El hidrógeno tiene aplicaciones muy importantes en la industria petroquímica, la procesamiento de alimentos y cereales, la industria electrónica de semiconductores, la fabricación de pilas de combustible, la química farmacéutica y la producción de energía eléctrica. Dado que el valor del hidrógeno es muy alto, la medición en el momento de la transferencia comercial es una característica sumamente importante para la medición del caudal de hidrógeno. Propiedades del hidrógeno. El hidrógeno (fórmula química H2) está compuesto por dos átomos de hidrógeno. Es incoloro, insípido, inodoro, no tóxico y altamente inflamable. Con un peso molecular de 2 y una densidad de 0,0695, el hidrógeno es considerado el gas más ligero; es más de 14 veces más ligero que el aire (mv=28,8). El hidrógeno es muy inflamable. A presión atmosférica, una mezcla con un contenido de hidrógeno del 4,0 % al 74 % puede ser inflamable. Dado que la energía mínima necesaria para que el hidrógeno se encienda es muy baja (0,02 mJ; esto es, una orden de magnitud menor que la energía mínima requerida para que los hidrocarburos se enciendan), es necesario tomar medidas estrictas de prevención para evitar cualquier fuga. Otras cuestiones de interés: La fragilización por hidrógeno: Dado que las moléculas de hidrógeno son de pequeño tamaño, pueden difundirse en los espacios entre las estructuras cristalinas de muchos metales, lo que puede causar una disminución en su resistencia a la tracción. Este efecto se conoce como fragilización por hidrógeno; afecta principalmente a los aceros de alta resistencia, y no al acero inoxidable. Los aceros inoxidables austeníticos, como el 304L y el 316L, son en realidad resistentes a la fragilización por hidrógeno. Esto se debe a la estructura Ni-Cr-Mo de la aleación a base de níquel C-22. Conectores de proceso: A la misma presión, incluso si el sistema es hermético a los gases como el aire u otros gases comunes, el hidrógeno aún puede filtrarse del sistema. Por lo tanto, las guías de la Asociación Estadounidense de Gases Comprimidos (CGA), específicamente la CGA G-5.4-1992, establecen que es recomendable utilizar soldadura para garantizar la estanqueidad y la protección contra incendios en los sistemas de tuberías y sus conexiones. No se permiten conexiones con soldadura blanda. Las conexiones roscadas pueden utilizarse en sistemas de tuberías de hidrógeno, pero es necesario asegurarse de reducir al mínimo la posibilidad de fugas. Las uniones de brida utilizadas en los sistemas de tuberías de hidrógeno deben contar con un sello de tipo metal a metal o con juntas; las arandelas deben estar hechas de materiales ignífugos. Una medición fiable y precisa del caudal es clave para mejorar la calidad y la producción. Las técnicas existentes de medición del volumen, como los caudalímetros de diferencia de presión, los caudalímetros turbométricos y los caudalímetros de tipo vórtice, están limitadas en cuanto a su precisión. Al utilizar estas técnicas para medir el hidrógeno, la precisión obtenida suele ser de ±3~8%. Además, el rango de medición también está limitado. Además, las partes móviles del medidor de caudal por turbina también afectan su fiabilidad. Actualmente, los que se utilizan con más frecuencia y que ofrecen la mayor fiabilidad son los medidores de caudal de masa por efecto Coriolis y los medidores de caudal de masa de tipo térmico. Ambos pertenecen a los medidores de caudal de tipo directo para la medición del flujo de masa, y no cuentan con componentes móviles; además, tienen un amplio rango de medición. El material de las superficies de contacto con los fluidos es 316L, lo que aumenta la durabilidad y la seguridad en aplicaciones en campo. Los sensores de los caudalímetros de masa de tipo Coriolis y de tipo térmico son completamente soldados. Dado que no es necesario corregir las lecturas de caudal a un caudal volumétrico en condiciones estándar mediante interfaces de sensores de presión y temperatura, se reduce al mínimo el número de conexiones en las tuberías del sistema. Las formas de conexión de los sensores incluyen la conexión por brida y la conexión por abrazadera. Además, los medidores de caudal de gas de tipo térmico también permiten una conexión mediante inserción en tuberías grandes. Los medidores de caudal de masa por efecto Coriolis y los medidores de caudal de masa de tipo térmico, gracias a sus excelentes tecnologías de detección, pueden ofrecer una precisión de hasta el 0.5%, lo que les confiere una gran ventaja en las mediciones utilizadas para los acuerdos comerciales. Estos dos tipos de medidores de caudal cuentan con tecnologías de medición avanzadas, ofrecen una buena estabilidad en su uso a largo plazo, y sus costos de mantenimiento en el sitio son extremadamente bajos. Por lo tanto, se trata de instrumentos de medición muy populares. Desventajas del caudalímetro de masa de Coriolis: tiene un gran diámetro, lo que lo hace voluminoso y difícil de instalar; además, su costo de adquisición es muy elevado. En cuanto a las características de medición de caudales bajos, no es tan bueno como los medidores de masa de gas de tipo térmico. Desventajas del medidor de caudal de masa por efecto térmico: en rangos de alta velocidad, no es tan eficaz como el medidor de caudal de masa por efecto Coriolis. Para medir con precisión el flujo de hidrógeno, es necesario calibrar el medidor utilizando un flujo real, y esta limitación hace que los productos fabricados por la mayoría de los fabricantes no cumplan con los requisitos. Actualmente, a nivel internacional, solo unas pocas marcas cuentan con esta capacidad, como SIERRA, KURZ y FCI. Existen limitaciones en la presión de trabajo; generalmente, está por debajo de 3,4 MPa. En el caso de KURZ, esa presión no debe superar los 2 MPa. A continuación se detallan las aplicaciones del medidor de caudal de masa de gas térmico SIERRA en diversos sectores industriales. Cabe señalar especialmente que estos medidores de caudal ya han estado en uso durante más de 8 años.