Fabricantes de caudalímetros: Guía para seleccionar caudalímetros comunes para líquidos

Como fabricante de medidores de flujo, contamos con casos en la producción industrial, el suministro municipal de agua, las industrias energética y química, etc. A continuación, se presenta un resumen de la guía de compra de medidores de flujo:

Medir con precisión el caudal de líquidos es fundamental para garantizar la eficiencia de la producción, el control de costos y la seguridad. Los medidores de flujo de turbina, los medidores de flujo electromagnéticos, los medidores de flujo ultrasónicos y los medidores de flujo de vórtice son los cuatro dispositivos de medición de flujo más utilizados en el sector de líquidos. Cada uno se basa en un principio de funcionamiento único, lo que resulta en ventajas de rendimiento diferenciadas y límites de aplicación.

Análisis de las características principales de los 1,4 medidores de flujo líquido más comunes

(1) Medidor de flujo de turbina

1.1 Escenarios de uso

Los medidores de flujo de turbina, con sus ventajas de medición de alta precisión, se utilizan ampliamente en aplicaciones con líquidos limpios que requieren una alta exactitud en la medición del caudal. Estas incluyen la medición de la entrega de aceites refinados, como gasóleo y diésel, en la industria petroquímica; el llenado y medición de líquidos estériles, como agua purificada y leche, en la industria alimentaria y de bebidas; y la medición precisa de la entrega de medicamentos líquidos en la industria farmacéutica. También se usan ampliamente para monitorear el flujo de medios lubricantes, como aceite lubricante y aceite hidráulico, en sistemas industriales de refrigeración, siendo especialmente adecuados para líquidos de viscosidad media a baja y libres de impurezas.

1.2 Ventajas

Alta Precisión en las Mediciones : Dentro del rango de flujo nominal, la precisión normalmente puede alcanzar entre ±0,2 % y ±1,0 %. Es uno de los tipos más precisos de medición de flujo de líquidos actualmente, y puede satisfacer las necesidades de mediciones de alta precisión.

Velocidad de respuesta rápida : Las palas de la turbina son muy sensibles a los cambios de flujo y pueden captar rápidamente las fluctuaciones instantáneas del mismo, lo que las hace adecuadas para escenarios dinámicos que requieren monitoreo en tiempo real de los cambios de flujo.

Estructura compacta y fácil instalación : Su tamaño es relativamente pequeño y ligero, requiere menos espacio de instalación y ofrece métodos de instalación flexibles. Puede conectarse mediante brida, abrazadera o rosca para adaptarse a diferentes configuraciones de tuberías.

Baja pérdida de presión : En condiciones normales de flujo operativo, la pérdida de presión del fluido al pasar por el medidor de flujo de turbina es relativamente pequeña y no afecta demasiado el equilibrio de presión de todo el sistema de tuberías.

1.3 Desventajas

Altos requisitos de limpieza del medio : Las palas de la turbina se desgastan o atascan fácilmente por impurezas y partículas presentes en el medio, lo que provoca una reducción en la precisión de medición o incluso daños al equipo; por ello, debe contarse con dispositivos de filtrado estrictos.

Fuertemente afectado por la viscosidad del medio : Al medir líquidos de alta viscosidad, la viscosidad del líquido reducirá la velocidad de las palas de la turbina, lo que resultará en mediciones bajas.

Suscetible al desgaste mecánico : Las palas de la turbina y los cojinetes están en contacto mecánico, lo que provocará desgaste tras un uso prolongado. Se requiere mantenimiento y reemplazo periódico, y la vida útil es relativamente corta.

(2)Medidor de Flujo Electromagnético

2.1 Escenarios de Uso

Los caudalímetros electromagnéticos funcionan según el principio de inducción electromagnética y no se ven afectados por parámetros físicos como la densidad, viscosidad y temperatura del medio. Son adecuados para medir líquidos conductores y se utilizan ampliamente en el tratamiento municipal de aguas residuales, en la medición de descargas industriales de aguas residuales, en el monitoreo del transporte en la industria química de líquidos corrosivos como soluciones ácidas, alcalinas y salinas, y en la medición de caudal en la industria metalúrgica de líquidos que contienen partículas sólidas, como pulpas y lodos. También tienen un buen desempeño en la industria alimentaria para medir líquidos conductores viscosos como salsas y jarabes.

2.2 Ventajas

Fuerte adaptabilidad al medio : Siempre que la conductividad del medio sea ≤20 μS/cm, se puede lograr una medición precisa independientemente de los cambios en su viscosidad y densidad. Puede medir fluidos que contienen partículas, materia en suspensión e incluso fluidos corrosivos como lodo y pulpa.

Precisión estable de medición : Dentro del rango de medición, la precisión puede alcanzar entre ±0,5 % y ±1,0 %, y se ve menos afectada por cambios en el flujo.

Sin desgaste mecánico y larga vida útil : No hay partes móviles en el tubo de medición, y la medición se realiza únicamente mediante inducción electromagnética, lo que evita el desgaste mecánico y reduce los costos de mantenimiento.

Pérdida de presión mínima : La pared interna del tubo de medición es lisa, y cuando el fluido pasa a través de él existe casi ninguna pérdida de presión. Es adecuado para sistemas con requisitos estrictos sobre la pérdida de presión en la tubería.

Flujo inverso medible : Con capacidades de medición bidireccional, puede capturar con precisión el flujo hacia adelante y hacia atrás de líquidos, lo que lo hace adecuado para escenarios en los que se necesita monitorear el retroceso del fluido.

2.3 Desventajas

Incapaz de medir líquidos no conductivos : Líquidos con una conductividad de ≤20 μS/cm (como gasolina, diésel, alcohol, agua pura, etc.) no pueden medirse eficazmente, lo cual es su limitación principal en aplicaciones.

Afectado por interferencia electromagnética externa : Si hay campos magnéticos fuertes o fuentes de interferencia de alta frecuencia (como motores grandes y transformadores) cerca del entorno de instalación, se verá afectada la precisión de medición y será necesario tomar medidas de blindaje.

(3)Medidor de flujo ultrasónico

3.1 Escenarios de Uso

Los caudalímetros ultrasónicos utilizan un método de medición sin contacto, eliminando la necesidad de contacto directo con el medio. Estos medidores son adecuados para una variedad de escenarios complejos, como el monitoreo del caudal en tuberías de gran diámetro en sistemas municipales de agua y calefacción, la medición del flujo de líquidos inflamables, explosivos y corrosivos en la industria petroquímica, y la medición de líquidos sanitarios en las industrias alimentaria y farmacéutica. Además, ofrecen una ventaja significativa en proyectos de renovación de caudal que involucran tuberías antiguas, ya que pueden instalarse sin desconectar la tubería.

3.2 Ventajas

Medición sin contacto, altamente adaptable : El sensor se instala en la pared exterior de la tubería y no necesita entrar en contacto con el medio, evitando así el problema de corrosión del medio ni contaminación del sensor. Puede medir líquidos inflamables, explosivos, altamente tóxicos, altamente corrosivos y otros líquidos especiales.

Instalación sencilla sin afectar el funcionamiento de la tubería : La instalación puede completarse sin necesidad de cortar la tubería ni detener la producción. Es especialmente adecuado para la renovación de monitoreo de flujo en tuberías antiguas o de gran diámetro que no pueden ser interrumpidas.

3.3 Desventajas

Muy afectado por las condiciones de la tubería : La acumulación de incrustaciones, la corrosión y la oxidación en la pared interior de la tubería provocan un debilitamiento de la señal de reflexión ultrasónica, afectando la precisión de la medición; algunos materiales de la tubería pueden influir en la medición.

Se ve significativamente afectado por las características del medio : si el medio contiene una gran cantidad de burbujas y partículas en suspensión, provocará dispersión ultrasónica y aumentará el error de medición; la precisión de medición de líquidos de alta viscosidad también disminuirá.

La precisión de medición es relativamente baja : la precisión de los caudalímetros ultrasónicos convencionales es de ±1 % ~ ±1,5 %, lo cual es inferior a la de los caudalímetros de turbina y los caudalímetros electromagnéticos, y resulta difícil satisfacer las necesidades de mediciones de alta precisión.

Adaptabilidad ambiental limitada : en ambientes de alta temperatura, alta humedad y fuertes vibraciones, la estabilidad del sensor disminuirá, y será necesario adoptar medidas protectoras adicionales.

(4) Medidor de flujo de vórtice

4.1 Escenarios de uso

Los medidores de flujo de vórtice funcionan según el principio de vórtice de Karman y son adecuados para medir líquidos limpios dentro de un cierto rango del número de Reynolds. Se utilizan ampliamente para monitorear el flujo de agua de enfriamiento en sistemas industriales de refrigeración, medir la entrega de líquidos de baja a media viscosidad como disolventes y reactivos en la industria química, y medir el flujo de líquidos como aceite ligero y aceite térmico en la industria energética. También se emplean ampliamente para monitorear el flujo de agua fría y caliente en sistemas de aire acondicionado, y son especialmente adecuados para medir líquidos de velocidad media y alta.

4.2 Ventajas

Estructura sencilla y alta fiabilidad : Solo hay un generador de vórtices en el tubo de medición, sin piezas móviles, bajo riesgo de fallo mecánico, bajo costo de mantenimiento y larga vida útil.

Pérdida de presión moderada : En comparación con el medidor de flujo de turbina, la pérdida de presión es ligeramente mayor, pero menor que la del medidor de flujo por estrangulamiento, y tiene poco impacto sobre la presión del sistema de tuberías.

Alta temperatura de medición : Puede medir medios de alta temperatura y puede soportar hasta 350° para medios de alta temperatura.

4.3 Desventajas

Existen ciertos requisitos respecto a la limpieza del medio : si el generador de vórtices se adhiere o queda obstruido por impurezas o partículas en el medio, afectará la estabilidad de la generación de vórtices y aumentará el error de medición. Por lo tanto, no es adecuado para líquidos que contengan una gran cantidad de partículas en suspensión.

Muy afectado por el flujo bajo : cuando la velocidad del flujo líquido es baja, es difícil formar una calle de vórtices de Karman estable, la precisión de medición se reducirá significativamente o incluso puede dejar de funcionar normalmente, por lo que existe un requisito de caudal mínimo.

Baja capacidad anti-vibración : Las vibraciones externas pueden interferir fácilmente con la frecuencia del vórtice, lo que provoca mediciones incorrectas. Por lo tanto, debe instalarse en un entorno con menos vibraciones o equiparse con un dispositivo de compensación de vibraciones.

2.4 Tipos de medidores de flujo: comparación de parámetros clave y análisis de adaptabilidad

(1) Comparación de los parámetros clave

Tipo de Parámetro	medidor de flujo de turbina	Medidor de Flujo Electromagnético	Medidor de flujo ultrasónico	Medidor de flujo de vórtice
Precisión de medición	±0.2%~±1.0%	±0.5%~±1.0%	±1%~±1.5%	±1%~±2.5%
Requisitos de conductividad dieléctrica	Sin requisitos	≤20 us/cm	Sin requisitos	Sin requisitos
Requisitos de limpieza del medio	Altos (requiere filtrado)	Bajos (puede contener partículas)	Altos (las partículas afectan la precisión)	Alto (evitar la adhesión de impurezas)
Pérdida de presión	Pequeño	Muy pequeña	ninguno	Pequeño
Costos de mantenimiento	Alto (requiere reemplazo regular de cuchillas/rodamientos)	Bajo	Bajo	Bajo

(2) Análisis de idoneidad por escenario

Basado en la comparación de parámetros anterior y en las características de rendimiento de cada medidor de flujo, la adaptabilidad en diferentes escenarios puede dividirse en tres niveles: "altamente adaptable", "generalmente adaptable" e "inadecuado". La adaptabilidad específica es la siguiente:

2.1 Escenarios de medición de líquidos limpios de alta precisión (como el llenado de combustible terminado y la entrega de medicamentos líquidos)

2.1.1 Altamente adaptable: Medidor de flujo tipo turbina. Su alta precisión de ±0,2 % a ±1,0 % y su alta repetibilidad pueden satisfacer las necesidades de medición, además de ofrecer una excelente estabilidad en líquidos limpios y de baja viscosidad.

2.1.2 Adaptación general: El medidor de flujo electromagnético requiere que el líquido sea conductor y tiene una precisión que cumple con los requisitos. Es de gran tamaño y no es efectivo para líquidos no conductores.

2.1.3 Incompatibilidad: Los caudalímetros ultrasónicos tienen una precisión insuficiente y los caudalímetros de vórtice presentan poca estabilidad a bajos caudales.

2.2 Escenarios de medición de líquidos corrosivos o que contienen partículas (como soluciones ácidas y alcalinas químicas, tratamiento de aguas residuales)

2.2.1 Alta adaptabilidad: Los caudalímetros electromagnéticos son resistentes a la corrosión y pueden adaptarse a medios que contienen partículas.

2.2.2 Adaptación general: El caudalímetro ultrasónico, al ser una medición sin contacto, puede evitar la corrosión, pero su precisión disminuye cuando hay muchas burbujas o partículas.

2.2.3 Incompatible: Los caudalímetros de turbina son propensos a la corrosión y obstrucción, y los caudalímetros de vórtice son propensos a que las impurezas se adhieran a ellos.

2.3 Escenarios de tuberías de gran diámetro o renovación de tuberías antiguas (como sistemas municipales de suministro de agua y calefacción)

2.3.1 Alta adaptabilidad: Caudalímetros ultrasónicos. La instalación sin contacto no requiere cortar la tubería y es adecuada para tuberías de gran diámetro; los caudalímetros electromagnéticos pueden insertarse.

2.3.2 Adaptación general: El caudalímetro electromagnético tiene alta precisión, pero requiere corte de tubería para su instalación, lo que dificulta la modificación.

2.3.3 Incompatible: Los caudalímetros de turbina se utilizan en tuberías de pequeño diámetro y no son adecuados para tuberías con diámetros superiores a DN200. Los caudalímetros de vórtice no son adecuados para tuberías con diámetros superiores a DN300.

3. La lógica principal de decisión en la selección del caudalímetro

En aplicaciones prácticas, la selección de caudalímetros debe seguir el principio de "prioridad por escenario y coincidencia de parámetros". Los pasos específicos de toma de decisiones son los siguientes:

3.1 Identificar las características del medio : Primero, determine la conductividad del líquido (si es conductor o no), la limpieza (contaminación) y la viscosidad (alta/media/baja viscosidad). Esto es clave para descartar medidores de flujo incompatibles. Por ejemplo, los líquidos no conductores deben excluirse directamente de los medidores de flujo electromagnéticos, mientras que los líquidos que contienen grandes cantidades de partículas deben excluirse de los medidores de flujo tipo turbina.

3.2 Requisitos de precisión de medición : Para aplicaciones de alta precisión, como liquidaciones comerciales y llenado preciso, se prefieren medidores de flujo tipo turbina o medidores de flujo electromagnéticos; para aplicaciones de precisión media o baja, como monitoreo rutinario y control de procesos, se pueden seleccionar medidores de flujo de vórtice o medidores de flujo ultrasónicos.

3.3 Condiciones de la tubería y del entorno : Según el diámetro de la tubería, se da prioridad a los caudalímetros ultrasónicos para tuberías superiores a DN200, y se prefieren caudalímetros de turbina y ultrasónicos para instalaciones en espacios reducidos; vibración/temperatura ambiental: evitar elegir caudalímetros de vórtice en caso de vibraciones grandes, y elegir caudalímetros de vórtice para entornos de alta temperatura.

4. Recomendaciones de fabricantes de caudalímetros

Los caudalímetros de turbina, electromagnéticos, ultrasónicos y de vórtice tienen cada uno sus propias fortalezas y debilidades en aplicaciones de flujo de líquidos, y no existe un caudalímetro "único válido para todos". Para lograr una medición de flujo precisa, estable y eficiente, es necesario realizar una evaluación integral basada en las características del medio, los requisitos de medición, el entorno de la tubería y el presupuesto disponible.