La medición de flujo es un parámetro clave usado en la industria para poder registrar y leer valores que pueden ser usados en distintos niveles del negocio, así como para controlar procesos.

De las típicas mediciones de proceso, que son flujo, nivel, temperatura y presión, la medición de flujo tiende a ser la más complicada y por lo tanto es común la selección incorrecta de instrumentos de medición de flujo.

La tecnología de medición de flujo ha evolucionado hasta el punto que han llegado al mercado equipo altamente preciso y eficiente. Más aún, nuevos principios de medición son introducidos constantemente y de igual forma los principios actuales son mejorados continuamente.

Como punto de partida debe ser mencionado que no hay un medidor de flujo que pueda cubrir todas las aplicaciones de medición de flujo. Y por esta razón, se dice que la selección de medidores de flujo es tanto una ciencia como un arte.

Clasificación de los medidores de flujo

Los medidores de flujo operan de acuerdo a diferentes principios de medición. Y estos pueden ser clasificados en 4 diferentes categorías:

  1. Medidores de flujo de partes móviles húmedas (como de desplazamiento positivo, turbina y de area variable). Se les llama así, porque estos medidores utilizan partes móviles maquinadas, de alta tolerancia, que están en contacto con el fluido y determinan el desempeño del medidor. Estas partes están desgaste mecánico, por lo que estos medidores son prácticos principalmente para fluidos limpios.

  2. Medidores de flujo con partes no-móviles húmedas (como vortex, de presión diferencial y térmicos). En estos la ausencia de partes móviles les da una ventaja. Sin embargo pueden ser dañados por desgaste excesivo, tubería de impulsos y suciedad excesiva en el fluido.

  3. Medidores de flujo sin obstrucciones (como coriolis y magnéticos). Estos medidores permiten al fluido pasar sin perturbaciones y por lo tanto mantener el desempeño cuando se manejan fluidos sucios o abrasivos.

  4. Medidores de flujo con sensores montados externamente (como ultrasónicos de abrazadera). Estos medidores no ofrecen obstrucción al fluido y no tienen partes húmedas, es decir que no hay contacto con el fluido. Sin embargo, sus limitaciones no permiten que sean usados en todas las aplicaciones.

También se pueden clasificar en 4 diferentes tipos:

  1. Volumétricos, como los medidores de desplazamiento positivo. Estos miden el volumen directamente.

  2. De Velocidad, como los medidores magnéticos, de turbina o ultrasónicos. Estos determinan el flujo total multiplicando la velocidad por el area por la que el fluido atraviesa.

  3. De inferencia, como los de presión diferencial y de area variable. Estos medidores infieren el flujo por algunas otras características físicas como la presión diferencial y correlacionarla experimentalmente con el flujo.

  4. Masa, como los medidores de masa coriolis. Estos medidores miden la masa directamente.

Flujo

Flujo puede ser definido como el volumen de fluido en una tubería pasando a travez de un punto por unidad de tiempo. Esto puede ser expresado como:

Q = A x V

Donde A es el area de la sección transversal de la tubería y V es el la velocidad promedio del fluido. Por lo tanto, el flujo de masa puede ser definido como:

Flujo Volumetrico x Densidad

Típicamente, las mediciones se basan en fórmulas empíricas y resultados de pruebas. Por lo tanto, la planta que esta considerando una aplicación específica para algún medidor de flujo, debe considerar las limitaciones y condiciones de prueba sobre las cuales el medidor es vendido. Por ejemplo, a medida que que cambia la temperatura, la densidad del fluido cambia también, y esto puede afectar la precisión de la lectura a menos que se implemente alguna compensación.

Para estandarizar la expresión de la medición de gas, los profesionales de la medición de procesos, frecuentemente relacionan al flujo de gas a ciertas condiciones de operación con condiciones de presión y temperatura estándar.

Las condición estándar se presume que son 14.696 psia (101.325 KPa absoluta) para presión y 59 ºF (15 ºC) para temperatura. De todas formas estas condiciones “estándar” pueden variar de industria a industria, por lo que es buena practica definir estas condiciones para evitar errores.

El flujo de gas expresado en unidades estándar es la cantidad de gas en condiciones estándar que es requerido para dar como resultado el mismo flujo de masa. El razonamiento detrás de esto es relacionar el flujo volumétrico al flujo de masa a ciertas condiciones de operación, ya que el flujo de masa a 100 psig es muy diferente que el flujo de masa a 5000 psig debido a los cambios de densidad.

Para los gases, la presión y temperatura debe ser compensada si los valores de medición difieren de los valores usados para los cálculos. A diferencia de los gases, los líquidos son incompresibles pero de todas formas podrían requerir compensación de temperatura debido a que la densidad puede variar significativamente después de un cambio grande en la temperatura.

Precisión en la medición de flujo

La precisión es especificada típicamente ya sea como “% de razón de flujo” o como “% de la escala total”. El usuario debe ser cuidadoso al definir la precisión ya que “% de razón de flujo” y “% de la escala total” no son lo mismo.

En “% de razón de flujo”, la precisión es la misma para flujos bajos y flujos altos. Por ejemplo, un medidor con un rango de 0-100 L/m y una precisión de +- 1% de razón de flujo, va a tener a 100 L/m, un error de +- 1 L/m y a un flujo de 20 L/m, el error va a ser +- 0.2 L/m (1% de la medición en los dos casos).

Por otro lado, un medidor con precisión de “% de la escala total” tiene diferente precisión en flujos bajos. Por ejemplo, un medidor con rango de 0-100 L/m y una precisión de +- 1% de la escala total, tendrá a 100 L/m, un error de +- 1% L/m y a un flujo de 20 L/m, el error sería aún de +- 1 L/m (5% de la medición). Esto es un error mucho mayor que en un flujo de 20 L/m en una precisión de “% de razón de flujo”.