Contenido
- ¿Qué es un medidor de flujo?
- Tipos de medidores de flujo
- Medidores de flujo mecánico
- Medidores de flujo de desplazamiento positivo
- Medidores de flujo de masa
- Medidores de flujo de presión diferencial
- Medidores de flujo de velocidad
- Medidores de flujo óptico
- Medidores de flujo de canal abierto
- Medidores de flujo mecánico
- ¿Qué es un medidor de agua?
- Tipos de medidores de agua
- Medidor de flujo de agua de tipo engranaje
- Medidor de agua de chorro único
- Medidor electromagnético de agua
- Tipo de tiempo de tránsito Medidor de agua
- Aplicaciones del medidor de agua
- Medición del flujo
- Medición de Sólidos
- Medición de Líquidos
- Medición de los gases
- Medidores de flujo
- Sensores de flujo
¿Qué es un medidor de flujo?
A medidor de flujo es un equipo que se utiliza para medir la tasa de flujo de sólidos, líquidos o gases. Los medidores de flujo pueden hacer esto linealmente, no linealmente, volumétricamente o en base al peso. Los medidores de flujo también se conocen como medidores de flujo, indicadores de flujo o medidores de líquido.
Tipos de medidores de flujo
Los principales tipos de medidores de flujo incluyen:
- Medidores de flujo mecánico
- Medidores de flujo óptico
- Medidores de flujo de canal abierto
Medidores de flujo mecánico
Medidores de flujo de desplazamiento positivo
Estos medidores miden la tasa de flujo midiendo el volumen del fluido que pasa a través de ellos. El proceso real incluye el atrapamiento del fluido en una cierta cosa parecida a un contenedor para conocer su tasa de flujo. Esto es muy similar al caso en el que permitimos que el agua llene un cubo hasta un cierto nivel predeterminado, después del cual se le permite salir.
Estos medidores de flujo pueden medir flujos intermitentes o velocidades de flujo reducidas y son adecuados para cualquier líquido, independientemente de su viscosidad o densidad. Los caudalímetros de desplazamiento positivo pueden considerarse robustos ya que no se ven afectados por la turbulencia en la tubería.
Los medidores de disco nutante, de pistón recíproco, de pistón oscilante o rotatorio, los medidores de tipo bi-rotor como los de engranajes, los medidores de engranajes ovales (Figura 1) y los medidores de engranajes helicoidales entran en esta categoría.
Medidores de flujo de masa
Estos medidores proporcionan al usuario una estimación de la tasa de flujo midiendo la masa de la sustancia que fluye a través de ellos. Este tipo de medidores de flujo basados en el peso se emplea normalmente en las industrias químicas en las que la medición basada en el peso es esencial en comparación con el análisis volumétrico.
Los medidores térmicos (Figura 2a) y los medidores de flujo Coriolis (Figura 2b) entran en esta categoría. En el caso de los medidores térmicos, el flujo de fluido enfría la sonda, que se precalienta hasta cierto grado. La pérdida de calor puede ser detectada y se utilizará para determinar la velocidad a la que el fluido fluirá. Por otro lado, los medidores Coriolis trabajan según el principio de Coriolis en el que el flujo de fluido a través del tubo vibratorio causa un cambio de frecuencia o cambio de fase o amplitud, lo que da una medida de su tasa de flujo.
Medidores de flujo de presión diferencial
En los medidores de flujo de presión diferencial, el flujo se mide midiendo la caída de la presión a medida que el fluido pasa a través de las obstrucciones, que se insertan en el camino por el que fluye. Esto se debe a que a medida que el flujo del fluido a través de la tubería aumenta, habrá más caída de presión a través de la constricción (Figura 3), que puede ser registrada por los medidores. A partir de esto, se puede calcular la tasa de flujo ya que será proporcional a la raíz cuadrada de la caída de presión (ecuación de Bernoullis).
Medidor de placa de orificio, Medidor de boquilla de flujo, Medidor de tubo de flujo, Medidor de tubo piloto, Medidor de grifo codo, Medidor de objetivo, Medidor de tubo Dall, Medidor de cono, Medidor de tubo Venturi, Medidor de flujo laminar, y Medidor de área variable (Rotametro) son algunos ejemplos de medidores de flujo de presión diferencial.
Medidores de flujo de velocidad
Los medidores de flujo de velocidad estiman la tasa de flujo de los fluidos midiendo la velocidad del fluido que fluye a través de ellos. Aquí la velocidad del fluido da una medida directa de su tasa de flujo ya que son directamente proporcionales entre sí. En estos medidores, se puede medir la velocidad en una variedad de formas en las que el uso de la turbina también lo es (Figura 4).
Dependiendo de la forma utilizada para averiguar la velocidad, tenemos varios tipos de medidores de flujo de velocidad como el medidor de flujo de turbina, el medidor de flujo de desprendimiento de vórtices, el medidor de flujo de tubo Pitot, el medidor de flujo de hélice, el medidor de flujo de paleta o rueda Pelton, el medidor de flujo de chorro único y el medidor de flujo de chorro múltiple.
Medición de la tasa de flujo de los fluidos en ambientes peligrosos, incluyendo aquellos en el caso de las demandas mineras para los medidores de flujo no intrusivos. Los medidores de flujo sonares, que son un tipo de medidores de flujo de velocidad, sirven para este tipo de requerimientos. Además, los medidores de flujo ultrasónicos, así como los electromagnéticos, también forman parte de los medidores de flujo de tipo de velocidad.
Medidores de flujo óptico
Los medidores de flujo ópticos trabajan según el principio de la óptica, es decir, miden la tasa de flujo utilizando la luz. Normalmente, emplean una configuración que consiste en un rayo láser y fotodetectores. Aquí, las partículas del gas que fluyen a través del tubo dispersan el rayo láser para producir pulsos que son recogidos por el receptor (Figura 5). Entonces, el tiempo entre estas señales se determina como se sabría la distancia a la que se separarían los fotodetectores, lo que a su vez conduce a la medición de la velocidad del gas.
Como estos medidores miden la velocidad real de las partículas que constituyen los gases, no se ven afectados por las condiciones térmicas y las variaciones del flujo de gas. Por lo tanto, son capaces de proporcionar datos de flujo muy precisos incluso cuando el entorno es más desfavorable, por ejemplo, cuando tenemos alta temperatura y presión, alta humedad, etc.
Medidores de flujo de canal abierto
Los medidores de flujo de canal abierto se utilizan para medir la tasa de flujo de un fluido cuyo recorrido de flujo implica una superficie libre. Los medidores de vertedero y los medidores de flujo (Figura 6) son los medidores de flujo de canal abierto que utilizan dispositivos secundarios como burbujeadores o flotadores para medir la profundidad del fluido en un punto concreto. A partir de esta profundidad, se puede obtener la tasa de flujo del fluido.
Por otra parte, en el caso de la medición de flujo en canal abierto basado en pruebas de tinte, se utiliza una cierta cantidad predeterminada de tinte o sal para cambiar la concentración del flujo del fluido. La dilución resultante da una medida de la velocidad de flujo del fluido. A continuación, cabe señalar que la precisión con la que deben funcionar los medidores de flujo se decide por la aplicación para la que se utilizan. Por ejemplo, cuando queremos controlar el flujo de agua a través de una tubería en nuestro jardín, bastaría con utilizar un medidor de flujo que tenga una precisión inferior a la que se utilizará cuando necesitemos controlar el flujo de un álcali destinado a un proceso químico. Además, un factor más que debe tenerse en cuenta es que los medidores de flujo, cuando se utilizan en conjunto con las válvulas de flujo, pueden realizar las acciones de control con éxito.
¿Qué es un medidor de agua?
A medidor de agua es un tipo de medidor de flujo que se utiliza para controlar el flujo de agua a través de una tubería. Hay dos enfoques comunes para medir el desplazamiento y la velocidad del flujo de agua. Los diseños de desplazamiento comunes incluyen medidores de pistón oscilante y de disco nutante. Los diseños basados en la velocidad incluyen medidores de chorro único y múltiple y medidores de turbina.
Tipos de medidores de agua
Los contadores de agua pueden clasificarse en varios tipos dependiendo del mecanismo por el cual miden el flujo de agua.
Medidor de flujo de agua de tipo engranaje
Generalmente, todos los medidores de agua residenciales son del tipo de desplazamiento positivo. Estos pueden ser a su vez medidores de engranajes (Figura 1) o medidores de pistón oscilante o de disco de tuerca. Aquí, el agua está hecha para entrar en una cámara de la que se deja salir sólo cuando la cámara se llena.
Al hacerlo, se puede estimar la tasa de flujo de agua. Estos medidores se utilizan cuando el agua fluye a una tasa moderadamente baja.
Medidor de agua de chorro único
Los medidores de velocidad de agua, también conocidos como medidores de capacidad interna, son otra categoría de medidores de flujo de agua. En estos medidores, la tasa de flujo de agua se determina monitoreando la velocidad a la que el agua fluye. Las subcategorías bajo este tipo son los medidores de flujo de chorro (mono y multichorro) y de turbina.
En el medidor de chorro único, un solo chorro de agua impacta en el impulsor mientras que en el caso del medidor de chorro múltiple, más de un chorro impacta en él. Sin embargo, en cualquiera de los dos casos, la velocidad de rotación del impulsor da una medida del caudal de agua. Por otro lado, los contadores de agua de tipo turbina utilizan una rueda de turbina cuya velocidad de rotación determina la tasa de flujo.
Cabe señalar que los medidores de agua tipo jet son adecuados para mediciones de bajo flujo, mientras que los medidores de flujo tipo turbina son adecuados cuando los flujos son altos. Por lo tanto, cuando uno tiene que realizar tanto mediciones de alto como de bajo flujo, una mejor opción sería los medidores de agua tipo compuesto, que combinan ambas categorías en un solo dispositivo.
Medidor electromagnético de agua
Los medidores de agua también pueden medir el flujo de agua usando La ley de inducción de Faraday. Estos medidores se denominan medidores electromagnéticos de agua (Figura 2) y suelen utilizarse cuando se necesita medir las aguas residuales sucias o no tratadas o las aguas residuales.
Aquí, el agua que fluye a través de la tubería no magnética y no eléctrica induce una voltaje en los metros campo magnético. La magnitud de este voltaje será proporcional a la densidad del flujo magnético y por lo tanto a la velocidad del agua que fluye a través de la tubería, a partir de la cual se puede determinar la velocidad del flujo de agua.
Tipo de tiempo de tránsito Medidor de agua
Los medidores de agua también pueden ser de tipo ultrasónico, en los cuales la tasa de flujo de agua se mide usando técnicas SONAR. Aquí las ondas sonoras se envían a través del agua que fluye para medir su velocidad. Una vez que se conoce la velocidad, se puede determinar la tasa de flujo de agua asociada, ya que el área de la sección transversal del cuerpo del medidor se conocía anteriormente. Este tipo de medidores pueden ser de De tipo Doppler o de tipo Transit-time.
Aplicaciones del medidor de agua
Las aplicaciones de los medidores de agua incluyen:
- Los departamentos de suministro de agua son los principales usuarios de los contadores de agua. Este departamento tiene este tipo de medidores instalados en todos los edificios para rastrear la cantidad de agua consumida por ellos. La intención detrás de tal acto es facturarles en consecuencia.
- Las grandes infraestructuras emplean contadores de agua para asegurar un flujo de agua adecuado a través de cada una de sus subestructuras, libre de fugas y roturas.
- Las industrias que tienen el enfriamiento como uno de los pasos de su proceso utilizan un medidor de agua para monitorear la velocidad a la que el agua fluye.
- Los medidores de agua también se emplean en industrias agrícolas y laboratorios con la intención de analizar diferentes propiedades del agua como su salinidad, nivel de pH, acidez, etc.
- Las centrales hidroeléctricas que generan energía eléctrica utilizando agua emplean contadores de agua para mantener una cantidad controlada de flujo de agua a través de ellas.
- Los medidores de agua como la de las turbinas se utilizan en los sistemas de protección contra incendios.
Medición del flujo
Medición del flujo es un método para medir la cantidad de material que fluye a través de un área de interés particular (Figura 1). Generalmente, los procesos industriales exigen la medición de tres tipos de materiales: sólidos, líquidos y gases.
Medición de Sólidos
Los sólidos suelen medirse en función de su peso, es decir, la velocidad de flujo de los sólidos se expresará como la relación de masa del sólido por unidad de tiempo o en función del peso del sólido por unidad de tiempo. Así pues, tenemos sus unidades asociadas como kilogramo por segundo o gramo por segundo o kilogramo por hora o gramo por minuto o toneladas por hora o de manera similar.
Medición de Líquidos
Los líquidos pueden medirse en términos de peso o volumen. Esto significa que el caudal de los líquidos se expresa como la relación entre el peso del líquido por unidad de tiempo o el volumen del líquido por unidad de tiempo. En consecuencia, podemos expresar su tasa en unidades como toneladas por hora, kilogramo por segundo, litros por hora, m3-por minuto y así sucesivamente.
Medición de los gases
Los gases suelen medirse en términos de su volumen, es decir, la tasa de flujo de los gases se expresará como la relación del volumen del flujo de gas por unidad de tiempo. Así pues, las unidades en las que se mide el flujo de gases son m3-por hora, Nm3-por hora, etc. Un factor más importante que hay que tener en cuenta al medir el flujo de gases es el hecho de que los gases son fluidos comprimibles (a diferencia de los líquidos) debido a que su volumen varía en función de la presión (y también de la temperatura). Para tener en cuenta este factor, normalmente los valores obtenidos al medir los gases en las condiciones originales se convierten en base a la temperatura y presión normales (NTP) o en base a la temperatura y presión estándar (STP).
Medidores de flujo
La medición del flujo se realiza mediante el uso de medidores de flujo (Figura 2), como se discutió en detalle anteriormente en este artículo.
Estos medidores de flujo son de diferentes tipos dependiendo de la cantidad que se mide y el principio sobre el cual operan. El medidor de presión diferencial, el medidor de área variable, el medidor de flujo de turbina, el medidor de Coriolis, el medidor de engranajes, el medidor de Woltman, el medidor de chorro único, el medidor de chorro múltiple, el medidor de rueda de paletas, el medidor de corriente, el medidor de Venturi, el medidor de cono, el medidor de resistencia lineal, el medidor de flujo de vórtice, el medidor de flujo magnético, el medidor de flujo ultrasónico, el medidor de flujo electromagnético sin contacto, etc. son sólo algunos de los numerosos tipos de medidores de flujo en uso.
Sensores de flujo
Sensores son los dispositivos que se usan para monitorear el cambio de un parámetro en particular. En consecuencia, los sensores de flujo son los dispositivos que se usan para monitorear los cambios en la tasa de flujo de un estado particular de la materia. Se espera que registren incluso los más mínimos cambios en la tasa de flujo y, por lo tanto, se espera que sean de alta precisión.
La existencia de numerosos tipos de medidores y sensores de flujo es una consecuencia directa de la importancia que se atribuye al concepto de medición de flujo en numerosas aplicaciones industriales, incluido el diseño de sistemas de control automático.
