Descripción detallada de las tres características que poseen los medidores de caudal con placa de orificio

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　　En la estructura energética de nuestro país, el petróleo y el gas natural siguen ocupando un lugar preponderante; su transporte sigue dependiendo de redes de tuberías para el transporte a larga distancia y para la distribución. En el proceso de extracción y transporte de petróleo y gas natural, los medidores de caudal con discos perforados, y en particular las válvulas de disco perforado avanzadas, ocupan una posición dominante. Con el desarrollo a gran escala de la industria nacional del petróleo y el gas, también aumentó la demanda de dispositivos de medición para altas presiones y grandes caudales. Debido a las limitaciones de su estructura, los medidores de caudal con discos orificiales presentan serias deficiencias. A continuación, se describen en detalle algunas de las características del medidor de caudal por placa de orificio:
I. Requisitos para el uso del medidor de caudal por placa de orificio:
Las condiciones de uso, el rango de aplicación y los requisitos para las tuberías relacionados con el uso del medidor de caudal por placa de orificio (donde el caudal es proporcional al cuadrado de la diferencia de presión):
(1) Flujo: Debe tratarse de un fluido monofásico y homogéneo, de tipo newtoniano. No debe producirse ninguna transformación de fase ni la formación de impurezas al pasar por el dispositivo de restricción del flujo. Tampoco debe haber ninguna sustancia adherida o acumulada en dicho dispositivo. 　　(2) Tuberías: Solo son aplicables a tuberías circulares. Existen limitaciones en cuanto al diámetro de las tuberías. Se requieren tramos rectos largos tanto aguas arriba como aguas abajo. Además, la rugosidad y la circularidad de las superficies internas de los tramos rectos 20D aguas arriba y 10D aguas abajo deben cumplir estrictamente con las especificaciones establecidas. 　　(3) Regímen de flujo: El flujo debe ser continuo y estable, y no un flujo pulsátil. Antes de ser afectado por los elementos de restricción del flujo, ya debe haberse formado una distribución típica y bien desarrollada de las velocidades de flujo (distribución de velocidades turbulentas). Las líneas de flujo deben estar paralelas al eje del tubo; no se permite que sea un flujo rotativo. 　　II. Comparación de las prestaciones técnicas: 2.1 Relación de rango baja. Debido a sus características estructurales, el medidor de caudal con placa de orificio realiza las mediciones a través de un elemento de restricción; por lo tanto, su relación de rango suele ser de 1:10. 　　2.2 Precisión La precisión de medición del medidor de caudal con placa de orificio puede alcanzar, en teoría, el 1%. Sin embargo, gracias a numerosas pruebas prácticas, se ha comprobado que, debido a la baja capacidad del medidor para resistir las interferencias, su precisión en condiciones reales no supera el 2%. En general, su precisión está alrededor del 3%. 　　2.3 Medición de flujos pulsantes Dado que el medidor de caudal con placa orificial mide el caudal basándose en la diferencia de presión antes y después de la placa, los flujos pulsantes pueden causar inexactitudes en dicha diferencia de presión. Por lo tanto, este tipo de medidor no es adecuado para medir flujos pulsantes. 　　2.4 Medición de flujo bidireccional El medidor de caudal con placa de orificio utiliza un elemento de restricción para realizar las mediciones. Dado que este elemento tiene una orientación específica, el medidor de caudal con placa de orificio no puede medir el flujo en dirección bidireccional. 　　2.5 Gases húmedos: Los medidores de caudal con placa de orificio no son adecuados para medir gases húmedos. Si el gas a medir es húmedo, es fácil que se acumule líquido en la parte frontal del medidor, lo cual provoca cambios en la diferencia de presión entre las partes superior e inferior del mismo. Y como el medidor de caudal con placa de orificio funciona basándose en esa diferencia de presión, si esta cambia, el medidor no podrá determinar con precisión el caudal del gas. 　　2.6 Limpieza de las tuberías de medición El propio medidor de caudal con placa de orificio cuenta con elementos que obstaculizan el flujo del fluido; por lo tanto, las bolas utilizadas para la limpieza no pueden pasar a través de ellos. En consecuencia, cuando el medidor de caudal con placa de orificio está instalado en las tuberías, no es posible limpiarlas mientras el medidor sigue en su lugar. Solo es posible limpiar las tuberías desmontando el medidor de caudal con placa de orificio. 　　2.7 Efecto de las corrientes turbulentes: Los medidores de caudal con placa de orificio utilizan el método de diferencia de presión para medir el caudal de los gases. Las corrientes turbulentes afectan directamente la diferencia de presión en los extremos de la placa de orificio. Por lo tanto, estos medidores son muy sensibles a las corrientes turbulentes; es necesario contar con un tramo largo de tubería recta para poder lograr una precisión adecuada en las mediciones. 　　2.8 Efecto de la distribución de la velocidad del flujo Debido a las limitaciones inherentes a su principio de funcionamiento, los medidores de caudal con placa de orificio requieren que la distribución de la velocidad del flujo sea uniforme durante la medición. Sin embargo, debido a la complejidad de las tuberías utilizadas en las instalaciones reales, es imposible que la velocidad del gas en dichas tuberías sea uniforme y simétrica. Por lo tanto, los medidores de caudal con placa de orificio son muy sensibles a cualquier desequilibrio en la distribución de la velocidad del flujo. 　　2.9 Repetibilidad  En el caso de los medidores de caudal con placa orificial, a medida que se produce el desgaste en los bordes de dicha placa durante su uso, tanto la precisión como la repetibilidad del medidor disminuyen. 　　2.10 Complejidad de las tuberías de proceso En el caso de los medidores de caudal con placa orificial, debido a que el rango de medición es estrecho, existen muchas tuberías de medición, además de largos tramos rectos en las secciones superior e inferior. Por lo tanto, las tuberías de proceso en el sitio son bastante complejas. 　　2.11 Tasa de mantenimiento y reparación: Los medidores de caudal con discos orificiales cuentan con elementos que obstruyen el flujo; por lo tanto, es fácil que se acumule líquido en la zona aguas arriba. En el caso de gas natural con alto contenido de azufre, los discos orificiales se desgastan rápidamente, lo que eleva la tasa de mantenimiento y reparación. 　　2.12 Inversión inicial única 　　Dado que los medidores de caudal con placa de orificio tienen un rango de medición reducido, para lograr los mismos requisitos de medición de caudal se necesitan más tuberías. Aunque la inversión en los instrumentos de medición propiamente dichos es menor, la inversión inicial en válvulas, transmisores de temperatura, transmisores de presión, tramos de tubería recta y otros componentes relacionados es mayor. 　　3. Instalación en el sitio: (1) Longitud del tramo de tubería recta. En el medidor de caudal con placa de orificio, debe haber un tramo de tubería recta de al menos 20D. Si hay un colector aguas arriba del medidor, entonces la longitud del tramo de tubería recta aguas arriba debe ser de al menos 10D. 　　(2) Impacto de la instalación 　　En el caso de los medidores de caudal con placa de orificio, las condiciones de instalación influyen directamente en su precisión de medición; se exige un alto grado de simetría en la instalación en el sitio. 　　(3) Condiciones de uso 　　Dado que el principio de funcionamiento del medidor de caudal por placa perforada exige que sus condiciones de uso en campo coincidan con las condiciones de diseño, su adaptabilidad a cambios en la presión y el caudal es limitada. 　　III. Comparación del uso a largo plazo:
(1) Cambios en la precisión
Debido al uso prolongado, el desgaste en los bordes de entrada de la placa de orificio, así como su deformación, pueden hacer que se pierda la precisión del medidor de caudal. 　　(2) Efecto de la suciedad: Dado que el medidor de caudal por placa de orificio está compuesto por un elemento de restricción, con el uso prolongado, la suciedad se acumula aguas arriba de la placa de orificio. Esto provoca que la señal de diferencia de presión sea inexacta, lo cual afecta directamente la precisión de la medición. La suciedad y la pasivación de las placas de medición pueden causar desviaciones en la medición de entre el 2 % y el 10 % o más. 　　(3) Solución de problemas: Dado que las características del medidor de caudal con placa de orificio dependen de la geometría y dimensiones de los elementos de restricción, es necesario verificarlos con frecuencia. En cuanto se produzcan cambios en dichos elementos, es preciso reemplazarlos. La vida útil de estos elementos depende de los componentes del gas, del caudal y de la presión. 　　(4) Piezas de repuesto: Dado que las piezas de restricción de los medidores de caudal de placa perforada se desgastan y deforman con frecuencia, es necesario tener varios juegos de dichas piezas. 　　(5) Mantenimiento rutinario 　　Los medidores de caudal con discos orificiales requieren un mantenimiento regular, así como la verificación de parámetros como las dimensiones geométricas de los elementos de restricción del flujo. Después de reemplazar la placa de orificios en línea, es difícil garantizar que no haya fugas, lo que provoca una diferencia de presión inexacta y dificulta asegurar la precisión de la medición. 　　(6) Período de inspección obligatoria: Los medidores de caudal con placa de orificio deben ser inspeccionados una vez al año, generalmente mediante el método de verificación geométrica. 　　El caudalímetro, al ser un instrumento de alta precisión, no solo requiere que se cumplan estrictamente sus requisitos durante su fabricación y uso, sino que también es necesario prestar especial atención a su mantenimiento posterior para evitar que se descomponga prematuramente.