Introducción a las siete categorías más comunes de medidores de caudal

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　　Existen numerosos métodos y tipos de instrumentos para medir el caudal, así como muchos métodos de clasificación. Hasta la fecha, existen hasta 60 tipos de medidores de caudal disponibles para uso industrial. La razón de que existan tantas variedades es que hasta el momento no se ha encontrado un medidor de caudal que sea adecuado para cualquier tipo de fluido, cualquier rango de caudal, cualquier estado de flujo y cualquier condición de uso. 　　A continuación, se describen los principios, características, aplicaciones y el estado de desarrollo en el ámbito nacional e internacional de los diferentes tipos de medidores de caudal, según la clasificación más popular y ampliamente utilizada actualmente. Estos tipos son: medidores de caudal por diferencia de presión, medidores de caudal con flotador, medidores de caudal turbométricos, medidores de caudal electromagnéticos, medidores de caudal por vórtices, medidores de caudal por masa y medidores de caudal de tipo insertable. 　　1.1 Medidor de caudal por diferencia de presión  El medidor de caudal por diferencia de presión es un instrumento que calcula el caudal a partir de la diferencia de presión generada por el elemento de detección de caudal instalado en la tubería, así como de las condiciones conocidas del fluido y de las dimensiones geométricas del elemento de detección y de la tubería. 　　El medidor de caudal por diferencia de presión está compuesto por un dispositivo primario (el elemento de detección) y un dispositivo secundario (el dispositivo para convertir la diferencia de presión en una lectura del caudal). Por lo general, los medidores de caudal de tipo diferencial se clasifican según el elemento de detección que utilizan, como los medidores de caudal con placa perforada, los medidores de caudal de tipo Venturi o los medidores de caudal con tubo de velocidad constante. 　　Los dispositivos secundarios son diversos manómetros mecánicos, electrónicos e integrados electromecánicamente, transmisores de diferencia de presión y instrumentos de indicación de caudal. Se ha convertido en una amplia categoría de instrumentos con un alto grado de especialización (serie, universalidad y estandarización), y que presentan una gran variedad de especificaciones. Estos instrumentos pueden medir parámetros relacionados con el caudal, así como otros parámetros como la presión, el nivel de líquidos o la densidad. 　　Los medidores de caudal por diferencia de presión son un tipo de medidor de caudal muy utilizado; entre todos los tipos de instrumentos de medición de caudal, ocupan el primer lugar en cuanto a su uso. En los últimos años, debido a la aparición de diversos tipos nuevos de medidores de caudal, su porcentaje de uso ha ido disminuyendo gradualmente. Sin embargo, actualmente siguen siendo el tipo de medidores de caudal más importantes. 　　Ventajas:
(1) El medidor de caudal de tipo placa de orificios, que es el más utilizado, cuenta con una estructura sólida, un rendimiento estable y fiable, además de una larga vida útil.
(2) Tiene un amplio rango de aplicaciones; hasta el momento, no existe ningún otro tipo de medidor de caudal que pueda competir con él.
(3) Las partes de detección, el transmisor y los instrumentos de visualización son producidos por diferentes fabricantes, lo que facilita la producción a escala económica. 　　Desventajas: (1) La precisión de medición es, en general, baja; (2) El rango de operación es limitado, generalmente entre 3:1 y 4:1; (3) Se requieren condiciones específicas para su instalación en el sitio; (4) Hay una gran pérdida de presión (en el caso de placas de orificio, boquillas, etc.). 　　1.2 Medidor de caudal por flotador El medidor de caudal por flotador, también conocido como medidor de caudal por rotor, es un tipo de medidor de caudal de área variable. Se trata de un tubo cónico vertical que se ensancha de abajo hacia arriba; la gravedad del flotador, que tiene una sección transversal circular, es contrarrestada por la fuerza dinámica del líquido, lo que permite que el flotador suba y baje libremente dentro del tubo cónico. 　　Los medidores de caudal por flotador son el tipo de medidores con el rango de aplicación más amplio, después de los medidores de caudal por diferencia de presión. Son especialmente útiles para medir caudales pequeños y muy pequeños. 　　Características:
(1) El medidor de caudal con flotador en forma de cono de vidrio tiene una estructura sencilla y es fácil de utilizar. Sin embargo, su desventaja es que soporta poca presión, además de presentar un alto riesgo debido a la fragilidad del tubo de vidrio.
(2) Es adecuado para diámetros de tubería pequeños y velocidades de flujo bajas.
(3) Presenta una pérdida de presión baja. 　　1.3 Medidores de caudal por turbina Los medidores de caudal por turbina son el tipo principal de medidores de caudal de tipo velocimétrico. Utilizan un rotor con varias palas (turbina) para detectar la velocidad promedio del fluido, y a partir de eso, calcular el caudal o la cantidad total de fluido. 　　Por lo general, está compuesto por un sensor y un dispositivo de visualización; también puede fabricarse como una unidad única. 　　Los medidores de caudal por turbina, los medidores de caudal volumétricos y los medidores de caudal de masa por efecto Coriolis se consideran los tres tipos de medidores con mayor repetibilidad y precisión. Como uno de los diez tipos principales de medidores de caudal, estos productos han evolucionado hasta convertirse en una amplia gama de modelos producidos en grandes cantidades. 　　Ventajas:
(1) Alta precisión: es uno de los medidores de flujo más precisos entre todos.
(2) Buena repetibilidad.
(3) No hay desviación en el punto cero; además, tiene una buena capacidad para resistir interferencias.
(4) Amplio rango de medición.
(5) Estructura compacta. 　　Desventajas: (1) No puede mantener sus características de calibración a largo plazo; (2) Las propiedades del fluido tienen una gran influencia en las características del caudal. 　　1.4 Medidor de caudal electromagnético El medidor de caudal electromagnético es un instrumento que se fabrica según la ley de inducción electromagnética de Faraday, y sirve para medir líquidos conductores. 　　Los medidores de caudal electromagnéticos cuentan con una serie de ventajas que les permiten resolver problemas que otros tipos de medidores tienen dificultades para abordar, como la medición de flujos contaminados o corrosivos. En las décadas de 1970 y 1980 se produjeron avances tecnológicos significativos en los medidores de caudal electromagnéticos, lo que los convirtió en un tipo de medidor muy utilizado. La proporción de estos medidores entre todos los instrumentos de medición de caudal ha ido en aumento constantemente. 　　Ventajas:
(1) El canal de medición es un tubo recto y liso, por lo que no hay riesgo de obstrucciones. Es adecuado para medir fluidos bifásicos líquido-sólido que contienen partículas sólidas, como pulpa, lodo o aguas residuales.
(2) No se produce pérdida de presión debido a la medición del caudal, lo que permite un buen ahorro de energía.
(3) El caudal medido no se ve afectado significativamente por cambios en la densidad, viscosidad, temperatura, presión o conductividad del fluido.
(4) Tiene un amplio rango de caudal y un amplio rango de diámetros.
(5) Puede utilizarse con fluidos corrosivos. 　　Desventajas: (1) No puede medir líquidos con una conductividad muy baja, como los productos petrolíferos; (2) No puede medir gases, vapores ni líquidos que contengan burbujas grandes; (3) No puede utilizarse a temperaturas elevadas. 　　1.5 Medidor de caudal por vórtices  El medidor de caudal por vórtices es un instrumento que consiste en colocar en el flujo un elemento no aerodinámico capaz de generar vórtices. El fluido se separa alternativamente a ambos lados de este elemento, lo que genera dos series de vórtices dispuestos de manera ordenada. 　　Los medidores de caudal por efecto de vórtice se pueden clasificar según el método de detección de frecuencia en: de tipo de esfuerzo, de tipo de deformación, capacitivos, termosensibles, basados en vibraciones, fotoeléctricos y ultrasónicos, entre otros. 　　El medidor de caudal por método de vórtices pertenece a la categoría de medidores de caudal más reciente, pero su desarrollo ha sido rápido y actualmente se ha convertido en un tipo de medidor de caudal ampliamente utilizado. 　　Ventajas: (1) Estructura simple y robusta; (2) Adecuado para diversos tipos de fluidos; (3) Alta precisión; (4) Amplio rango de medición; (5) Baja pérdida de presión. 　　Desventajas: (1) No es adecuado para mediciones a bajas velocidades de Reynolds; (2) Se requiere un tramo de tubería recto bastante largo; (3) Su coeficiente de medición es más bajo (en comparación con los medidores de caudal por turbina); (4) Aún falta experiencia en su uso en flujos pulsantes y flujos multiphásicos. 　　1.6 Medidores de caudal ultrasónicos 　　Los medidores de caudal ultrasónicos son instrumentos que miden el caudal al detectar el efecto del flujo del fluido sobre un haz ultrasónico (o pulsos ultrasónicos). 　　Según los principios de detección de señales, los medidores de caudal ultrasónicos pueden clasificarse en métodos basados en la diferencia de velocidad de propagación (método de diferencia de tiempo directa, método de diferencia de tiempo, método de diferencia de fase y método de diferencia de frecuencia), método de desplazamiento del haz, método Doppler, método de correlación cruzada, método de filtrado espacial y método basado en el ruido. 　　Al igual que los medidores de caudal electromagnéticos, los medidores de caudal ultrasónicos también se consideran medidores sin obstáculos, ya que no hay ningún elemento que impida el flujo en su canal de paso. Son ideales para resolver problemas relacionados con la medición del caudal. Tienen ventajas significativas, especialmente en la medición de caudales en tuberías de gran diámetro. En los últimos años, se han convertido en uno de los tipos de medidores de caudal que más rápido han experimentado desarrollo. 　　Ventajas: (1) Permite mediciones sin contacto; (2) No hay obstáculos en el flujo, por lo que no hay pérdidas de presión; (3) Puede medir líquidos no conductores, siendo así un complemento para los caudalímetros electromagnéticos en situaciones donde no hay obstáculos en el flujo. 　　Desventajas: (1) El método del tiempo de propagación solo puede utilizarse con líquidos y gases limpios; mientras que el método Doppler solo sirve para medir líquidos que contienen una cierta cantidad de partículas en suspensión y burbujas. (2) La precisión de las mediciones realizadas con el método Doppler no es alta. 　　1.7 Medidor de caudal en canales abiertos: A diferencia de los métodos mencionados anteriormente, se trata de un instrumento utilizado para medir el caudal del flujo natural en la superficie libre de canales abiertos que no están completamente llenos. 　　Un canal de agua en el que el caudal no es máximo se denomina canal abierto. El dispositivo utilizado para medir el caudal del agua en un canal abierto se conoce como medidor de caudal para canales abiertos. 　　Además de la forma circular, los medidores de caudal para canales abiertos también existen en formas como U, trapezoidal y rectangular. 　　Los medidores de caudal para canales abiertos se utilizan en canales de suministro de agua en las ciudades; en canales de admisión y evacuación de las centrales térmicas, así como en canales de entrada y salida de aguas residuales; en la evacuación de aguas por parte de las industrias y minas; y también en canales utilizados para proyectos hidráulicos e irrigación agrícola. Se estima que son 1995 unidades, lo que representa aproximadamente el 1,6% del total de instrumentos de medición de flujo. Sin embargo, no existen datos de estimación para su uso en el país.