Los seis tipos de medidores de caudal más utilizados en la industria de nuestro país

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　　Actualmente, en nuestro país existen una gran variedad de productos utilizados para la medición de caudales en aplicaciones industriales. Hay productos de uso general y otros diseñados específicamente para ciertos fines. Para los técnicos que deben elegir el producto adecuado, es fácil cometer errores y seleccionar el producto incorrecto, lo cual puede causar pérdidas en todo el proyecto. A continuación, mis opiniones sobre estos productos. Espero que sirva como referencia para la elección de opciones. 　　1. Medidor de caudal por ultrasonidos: Los ultrasonidos, al propagarse a través del fluido en movimiento, transportan información sobre la velocidad de flujo del mismo. Por lo tanto, mediante las ondas ultrasónicas recibidas se puede determinar la velocidad del flujo del fluido, lo que a su vez permite calcular el caudal. Según el método de detección, los medidores de caudal por ultrasonidos se pueden dividir en diferentes tipos, como el método basado en la diferencia de velocidad de propagación (método de diferencia de tiempo), el método Doppler, el método de desviación del haz, el método basado en el ruido y otros métodos relacionados. El medidor de caudal por ondas sonoras es un instrumento no contactual que ha comenzado a utilizarse en las últimas décadas, gracias al rápido desarrollo de la tecnología de circuitos integrados. Es adecuado para medir flujos de fluidos a los que es difícil acceder o observar, así como flujos en tuberías de gran diámetro. Se puede utilizar en conjunto con un medidor de nivel para realizar mediciones del caudal en flujos abiertos. Al utilizar un medidor de caudal por ultrasonidos, no se necesitan componentes de medición dentro del fluido, por lo que no se altera el estado de flujo del mismo y no se genera resistencia adicional. Tanto la instalación como el mantenimiento del instrumento no afectan el funcionamiento de las tuberías de producción; por ello, se trata de un medidor de caudal ideal para ahorrar energía. 　　Como es bien sabido, en la medición de caudales industriales actuales existe el problema de que resulta difícil medir caudales elevados en tuberías de gran diámetro. Esto se debe a que, generalmente, a medida que aumenta el diámetro de la tubería, surgen dificultades en su fabricación y transporte; además, el costo aumenta, la pérdida de energía también aumenta, y existen otros inconvenientes. Los medidores de caudal por ultrasonidos evitan todos estos problemas. Dado que los medidores de caudal ultrasónicos pueden instalarse fuera de la tubería y realizar mediciones sin contacto, su costo prácticamente no depende del diámetro de la tubería que se mide. En cambio, en el caso de otros tipos de medidores, su costo aumenta significativamente a medida que aumenta el diámetro de la tubería. Por lo tanto, cuanto mayor sea el diámetro, mejor será la relación entre las prestaciones y el costo de los medidores ultrasónicos en comparación con otros tipos de medidores con funciones similares. Considerado un instrumento de medición de caudal de gran diámetro de buena calidad, el medidor de caudal por ultrasonidos de método Doppler puede medir el caudal en medios bifásicos, por lo que puede utilizarse para la medición de flujos contaminados como los de alcantarillado y aguas residuales. En las centrales eléctricas, utilizar medidores de flujo ultrasónicos portátiles para medir el caudal de agua que entra en las turbinas hidráulicas o el caudal de agua en los circuitos de las turbinas de vapor es mucho más práctico que usar los antiguos medidores de velocidad basados en tubos Pitot. La ecografía también puede utilizarse para la medición de gases. El rango de diámetros aplicables va de 2 cm a 5 m; puede utilizarse en canales abiertos o subterráneos de varios metros de ancho, así como en ríos de hasta 500 m de ancho. 　　Además, la precisión en la medición del caudal por parte de los instrumentos de medición ultrasónicos prácticamente no se ve afectada por parámetros como la temperatura, presión, viscosidad o densidad del fluido a medir. Estos instrumentos también pueden ser de tipo no contactual y portátiles, lo que les permite resolver los problemas de medición del caudal de medios altamente corrosivos, no conductores, radiactivos o inflamables y explosivos, que son difíciles de medir con otros tipos de instrumentos. Además, dadas las características de la medición sin contacto, y con un diseño electrónico adecuado, un único instrumento puede adaptarse para medir diámetros de tuberías diversos y rangos de caudal diferentes. La capacidad de adaptación del medidor de caudal por ultrasonidos también es incomparable con la de otros instrumentos. Los medidores de flujo por ultrasonidos cuentan con algunas de las ventajas mencionadas anteriormente; por eso, reciben cada vez más atención. Además, se están desarrollando versiones estandarizadas y versátiles de estos dispositivos. Ya existen modelos estándar, para altas temperaturas, a prueba de explosiones y de tipo húmedo, que permiten medir el flujo en diferentes medios, en diversas situaciones y bajo distintas condiciones de los tuberías. 　　2. Medidor de caudal por turbina: El medidor de caudal por turbina es un instrumento de tipo velocimétrico que se caracteriza por tener una baja pérdida de presión, alta precisión, un caudal mínimo para funcionar, resistencia a las vibraciones y a las fluctuaciones en el flujo, además de un amplio rango de medición y facilidad de mantenimiento. En este tipo de medidor, la turbina se coloca dentro del fluido que se desea medir. Cuando el gas entra en el medidor, es dirigido y acelerado gracias a un rectificador de estructura especial. Dentro de un cierto rango de caudal, la velocidad angular de la turbina es directamente proporcional al caudal. Mediante el principio de inducción electromagnética, se generan señales de pulso que son proporcionales al volumen de flujo del fluido. Estas señales son procesadas por un amplificador previo para obtener el caudal real, el cual se muestra en la pantalla LCD. Si las señales obtenidas por los sensores de temperatura y presión también se introducen en el calculador inteligente de caudal, se podrá obtener el caudal en condiciones estándar, el cual también se mostrará en la pantalla LCD. El medidor de caudal por turbina es un instrumento de tipo rotores, y su principio de funcionamiento es relativamente simple. En el centro del tubo que forma el cuerpo del medidor de caudal por turbina, se encuentra una turbina, cuyos extremos están sostenidos por cojinetes. Cuando el fluido pasa por el tubo, impacta contra las palas de la turbina, generando un par de torsión que permite a la turbina superar la fuerza de fricción y la resistencia del fluido, permitiéndole así girar. Dentro de un rango determinado de caudal, y para una viscosidad específica del fluido, la velocidad angular de rotación de la turbina es directamente proporcional a la velocidad de flujo del fluido. De esta manera, se puede determinar la velocidad de flujo del fluido a partir de la velocidad angular de rotación de la turbina, y así calcular el caudal de fluido que pasa por el tubo. Al mismo tiempo, la velocidad de rotación de la turbina se detecta mediante bobinas sensoras ubicadas fuera de la carcasa. Cuando las palas de la turbina cortan las líneas magnéticas generadas por los imanes permanentes dentro de la carcasa, se produce un cambio en el flujo magnético en las bobinas sensoras. Estas bobinas envían las señales de cambio periódico en el flujo magnético al amplificador previo, donde la señal se amplifica y se procesa para generar señales de pulso que son proporcionales a la velocidad de flujo. Estas señales se envían luego a los circuitos de conversión de frecuencia a corriente, donde se convierten en señales eléctricas analógicas, lo que permite indicar el valor instantáneo del caudal. 　　El medidor de caudal por turbina es un tipo de instrumento de medición de caudal basado en la velocidad; según su transliteración, también se le conoce como medidor de caudal por turbina. Los medidores de caudal por turbina se dividen, según el medio que miden, en medidores de caudal por turbina para gases y medidores de caudal por turbina para líquidos. Entre los diversos medidores de caudal, el medidor de caudal por turbina es el producto con mayor repetibilidad y la mejor precisión. Como estructura simple, pocos componentes a procesar, bajo peso, fácil mantenimiento, gran capacidad de flujo (gran caudal que puede pasar por el mismo diámetro) y capacidad para adaptarse a altos parámetros (alta temperatura, alta presión y baja temperatura), entre otros. Los medidores de caudal por turbina se utilizan ampliamente para medir sustancias como el petróleo, los líquidos orgánicos, los líquidos inorgánicos, el gas licuado, el gas natural, el gas doméstico y los fluidos a bajas temperaturas. En las estaciones de transporte y distribución de gas licuado de petróleo, productos petrolíferos refinados y crudo ligero en el extranjero, se utiliza ampliamente para la liquidación comercial en las estaciones terminales de los grandes oleoductos de crudo. 　　3. Medidor de caudal electromagnético: El medidor de caudal electromagnético es un tipo de instrumento de medición de caudal que se desarrolló rápidamente en la década de 1960, junto con el avance de la tecnología electrónica. Se basa en la ley de inducción electromagnética de Faraday y se utiliza para medir el caudal volumétrico de los fluidos conductores. Debido a sus ventajas únicas, se utiliza ampliamente en la industria para la medición de diversos líquidos conductores. Por ejemplo, para medir ácidos, álcalis, sales y otros líquidos corrosivos; además, de diversos medios inflamables y explosivos; así como de aguas residuales industriales, pulpa y lodos. 　　El principio de medición se basa en la ley de inducción electromagnética de Faraday. Es decir, cuando el líquido conductor fluye a través del medidor de caudal electromagnético, se genera una tensión en dicho líquido que es proporcional a la velocidad promedio de flujo V (caudal volumétrico). La señal de tensión inducida se detecta mediante dos electrodos en contacto con el líquido; posteriormente, esta señal se transmite por medio de cables hasta el amplificador, donde se convierte en una señal de salida uniforme. Basado en el principio de medición del caudalímetro electromagnético, se requiere que el líquido en movimiento tenga una conductividad mínima. 　　Las principales características del medidor de caudal electromagnético son las siguientes:
① La estructura del transmisor del medidor de caudal electromagnético es sencilla; no cuenta con componentes móviles, ni elementos que puedan obstaculizar el flujo del fluido. Por lo tanto, cuando el fluido pasa por él, no se genera ninguna pérdida adicional de presión. Además, no causa problemas como el desgaste o las obstrucciones. Es especialmente adecuado para medir fluidos bifásicos, como lodos que contienen partículas sólidas o aguas residuales, así como diversos tipos de líquidos viscosos. Dado que no tiene componentes móviles, se puede utilizar un revestimiento aislante resistente a la corrosión y electrodos hechos de materiales resistentes a la corrosión, lo que le permite funcionar bien en medios corrosivos.
② El medidor de caudal electromagnético es un instrumento para medir el caudal volumétrico. Durante la medición, no se ve afectado por la temperatura, viscosidad, densidad ni conductividad del fluido medido (dentro de ciertos límites). Por lo tanto, una vez calibrado con agua, puede utilizarse para medir el caudal de otros líquidos conductores, sin necesidad de realizar correcciones adicionales.
③ El rango de medición del medidor de caudal electromagnético es muy amplio; la relación entre el rango mínimo y máximo puede llegar a ser de 1:10. Además, su lectura está directamente relacionada con la velocidad promedio del fluido, independientemente del estado del flujo (flujo laminar o turbulento).
④ El medidor de caudal electromagnético no tiene inercia mecánica, por lo que reacciona rápidamente y puede medir flujos pulsantes instantáneos. Su respuesta es lineal, por lo que la señal de medición puede convertirse directamente en una señal estándar mediante un conversor. Esto permite su uso tanto para indicaciones in situ como para transmisión a distancia.

A pesar de estas excelentes características, el medidor de caudal electromagnético tiene algunas limitaciones que afectan su uso. Las principales son las siguientes:
① No puede utilizarse para medir gases, vapores o líquidos que contengan grandes cantidades de gas.
② Actualmente, no puede utilizarse para medir líquidos con baja conductividad eléctrica. La conductividad del líquido debe ser superior a 10-5 S/cm, lo cual corresponde a la conductividad del agua destilada. Tampoco funciona bien con productos petrolíferos o disolventes orgánicos. 　　③Debido a las limitaciones impuestas por la temperatura en los materiales aislantes de las tuberías de medición, los caudalímetros electromagnéticos industriales actualmente no pueden medir fluidos a altas temperaturas y presiones. 　　④El caudalímetro electromagnético se ve afectado por la distribución de la velocidad del flujo. Bajo condiciones de distribución axial simétrica, la señal de caudal es directamente proporcional a la velocidad media del flujo. Por lo tanto, también es necesario que haya tramos rectos de cierta longitud antes y después del caudalímetro electromagnético.
⑤ El caudalímetro electromagnético es susceptible a las interferencias electromagnéticas externas.
4. Caudalímetro de tipo vórtice: El caudalímetro de tipo vórtice es un nuevo tipo de instrumento para medir el caudal de fluidos en tuberías cerradas, basado en el principio de los vórtices de Karman. Debido a su excelente capacidad de adaptación a los diferentes medios, no es necesario realizar compensaciones por temperatura o presión para poder medir directamente el caudal volumétrico en condiciones de vapor, aire, gases, agua y líquidos. Al contar con sensores de temperatura y presión, también se puede medir el caudal volumétrico y masivo en condiciones estándar. Por lo tanto, es un producto ideal como sustituto de los medidores de caudal de tipo restrictor. El medidor de caudal por vórtices consiste en colocar un (o varios) elementos obstructores no aerodinámicos dentro del fluido. El fluido se separa alternativamente a ambos lados de estos elementos, lo que genera dos series regulares de vórtices. Dentro de ciertos rangos de caudal, la frecuencia de separación de los vórtices es proporcional a la velocidad promedio del fluido en el conducto. Al medir la frecuencia de los vórtices mediante diversos sensores, se puede calcular el caudal volumétrico. El medidor de caudal por efecto vórtice se utiliza para medir líquidos, gases o vapor. 　　No tiene partes móviles, ni problemas de suciedad. Los medidores de caudal por vórtices generan ruido, y además requieren que el fluido tenga una velocidad de flujo elevada para que se formen los vórtices. El medidor de caudal por vórtices se caracteriza por tener una estructura simple, gran versatilidad y alta estabilidad. Esto se debe a que el sensor utiliza un elemento de detección separado del generador de vórtices, además de que las placas piezoeléctricas resistentes a altas temperaturas no entran en contacto con el medio fluido. 　　Los medidores de caudal de tipo vórtice se utilizan principalmente para medir el caudal de fluidos en tuberías industriales, como gases, líquidos, vapores y otros tipos de medios. Se caracteriza por una pequeña pérdida de presión, un amplio rango de medición y una alta precisión. Al medir el caudal volumétrico en condiciones operativas, casi no se ve afectado por parámetros como la densidad del fluido, la presión, la temperatura o la viscosidad. No tiene piezas mecánicas móviles, por lo que es fiable y requiere poca mantenimiento. Los parámetros del instrumento pueden mantenerse estables a largo plazo. Ofrece una alta fiabilidad y puede funcionar en un rango de temperaturas de -20℃ a +250℃. Existen señales estándar analógicas, así como señales de pulso digital en la salida. 5. Medidor de caudal por flotador (medidor de caudal rotativo): El medidor de caudal por flotador en tubo metálico es, en realidad, un medidor de caudal de área variable. Por lo general, cuenta con un tubo cónico vertical y una boya que puede moverse libremente arriba y abajo dentro de dicho tubo, en función del caudal de fluido. Cuando el fluido fluye de abajo hacia arriba a través del tubo cónico, la energía cinética del fluido genera una fuerza de empuje S en el flotador; además, la flotabilidad del fluido, representada por A, también contribuye a hacer que el flotador ascienda. A medida que aumenta el área de flujo circular entre la pared interna del tubo cónico y el flotador, la fuerza de empuje S que se genera en el flotador debido a la energía cinética del fluido disminuye. Cuando la suma de la fuerza de empuje S y la fuerza flotante es igual a la gravedad del flotador mismo, G, este se encuentra en estado de equilibrio y permanece estable a una altura determinada. La marca correspondiente a esa altura indica el caudal que fluye a través del medidor de flujo. El sensor convierte el valor del caudal en la cantidad de desplazamiento del flotador. A través de un sistema de acoplamiento magnético, ese desplazamiento del flotador se transmite al convertidor, el cual indica así el valor del caudal. 　　El medidor de caudal por flotador es un tipo de instrumento de medición del caudal por área que se utiliza frecuentemente en el control de procesos de automatización industrial. Presenta características como un tamaño reducido, un amplio rango de detección y facilidad de uso. Se puede utilizar para medir el caudal de líquidos, gases y vapor, siendo especialmente adecuado para la medición del caudal de medios con velocidades y cantidades de flujo bajas. 　　6. Medidor de caudal de masa por calor (de gas): El medidor de caudal de masa de gas por calor utiliza el principio de difusión térmica. La tecnología de difusión térmica es una técnica que ofrece un rendimiento excelente y alta fiabilidad en condiciones extremas. Sus componentes sensoriales típicos incluyen dos resistencias térmicas de platino (RTD), uno de los cuales funciona como sensor de velocidad, mientras que el otro sirve para compensar automáticamente los cambios en la temperatura del gas. Cuando estos dos RTD se colocan en el medio, el sensor de velocidad se calienta hasta alcanzar una diferencia de temperatura constante con respecto a la temperatura del entorno, mientras que el otro sensor de temperatura se utiliza para medir la temperatura del propio medio. El caudal de masa de gas que fluye a través del sensor de velocidad se calcula a partir de la cantidad de calor transferido por el elemento sensor. A medida que aumenta la velocidad del gas, la cantidad de calor que el sensor transfiere al medio también aumenta. Por lo tanto, es necesario suministrar más energía. La potencia necesaria para calentar el RTD por parte de la unidad electrónica está relacionada directamente con el caudal de masa. 　　El medidor de caudal de masa de gas de tipo térmico es un instrumento moderno para la medición del caudal de gases. A diferencia de otros medidores de caudal de gases, no requiere correcciones de presión y temperatura; mide directamente el caudal de masa del gas. Un solo sensor permite cubrir un rango que va desde valores muy bajos hasta valores muy altos. Es adecuado para la medición de gases puros y de gases compuestos con proporciones fijas. El principio en el que se basa es que la velocidad a la que un fluido absorbe calor está directamente relacionada con su caudal de masa. Las moléculas de gas en movimiento absorben calor al chocar con la resistencia térmica; cuanto mayor sea el caudal, más moléculas entrarán en contacto con la resistencia térmica y, por lo tanto, se absorberá más calor. La absorción de calor está relacionada con el número de moléculas de un gas, sus propiedades termicas y sus características de flujo.