Dependiendo de que tipo de medidor de flujo es seleccionado, para determinada aplicación se deben de considerar diferentes parámetros. Ignorar estos parámetros podría resultar en una medición con un alto error o disminuir el tiempo de vida útil del medidor.

En adición a los requerimientos comunes a la mayoría de las mediciones, como las condiciones de proceso, el rango de medición y la precisión, la medición de flujo también requiere tomar en cuenta:

  • El tipo de fluido y si este esta limpio o “sucio”
  • El perfil de velocidad
  • Consideraciones de la tubería
  • Tamaño de la tubería

El tipo de fluido

El tipo de fluido puede limitar el tipo de medidor disponible para la aplicación. Por ejemplo:

  • En medidores magnéticos, se pueden medir servicios severos de fluidos conductores, mientras que medidores de “placa orificio” o “vortex sheeders” no son adecuados.
  • En la mayoría de los medidores de turbina, no se puede medir vapor.
  • En la mayoría de los medidores de vortex y presión diferencial, se puede medir liquido, gas y vapor.

La condición del fluido (por ejemplo, limpio o sucio) también presenta limitaciones. Algunos instrumentos de medición se pueden tapar o desgastar si se usan fluidos sucios. Por ejemplo los medidores de presión diferencial no se aplican normalmente cuando se usa fluidos sucios o corrosivos (aunque los de principio “flow nozzles” o boquilla de flujo pueden ser usados en esas aplicaciones bajo ciertas circunstancias). Por otro lado los medidores magnéticos sí son capaces de medir de manera precisa fluidos sucios, viscosos, corrosivos, abrasivos y fibrosos.

Perfil de velocidad

El perfil de velocidad tiene un efecto mayor en la precisión y desempeños en la mayoría de los medidores de flujo. La forma del perfil de velocidad dentro de una tubería, depende de lo siguiente:

  • El momento o las fuerzas de inercia del fluido, que tiende a mover el fluido a travez de la tubería.
  • Las fuerzas viscosas del fluido, que tienden a alentar el fluido mientras va pasando por las paredes de la tubería.

Por lo tanto, curvas en la tubería, restricciones en la linea y aspereza en las paredes de la tubería afectan la forma del perfil de flujo y la rapidez de recuperación de las perturbaciones. Los perfiles de flujo pueden ser clasificados en tres tipos: laminar, turbulento y transicional.

En el flujo laminar, las fuerzas viscosas causan que el fluido baje su velocidad mientras pasa cerca de las paredes de la tubería. El perfil de flujo es casi parabólico, con mayor flujo viajando en el centro de la tubería que en las paredes donde el flujo es más lento.

En el flujo turbulento el efecto the las fuerzas de inercia es mucho mayor que el efecto de las fuerzas viscosas, por lo que el efecto de la tubería se reduce. Por lo tanto el perfil de flujo es más uniforme que en el flujo laminar. Sin embargo, la capa de fluido cercana a la tubería permanece laminar.

El perfil de flujo transicional esta entre el laminar y el turbulento. Su comportamiento tiende a ser difícil de predecir y puede oscilar entre laminar y turbulento.

El perfil de flujo es afectado por cuatro factores de los cuales su relación con cada uno es llamada el número de Reynolds. **El número de Reynolds (Rd), es una cantidad sin dimensiones que indica la condición de flujo en una tubería. Considera el efecto combinado de la velocidad, la densidad y la viscosidad. Sin embargo, el Rd no toma en cuenta la rugosidad de la pared de la tubería, lo que puede afectar la distribución de la velocidad y aplica solo a los fluidos Newtonianos. En estos fluidos, la viscosidad es independiente de la velocidad de corte.

El número de Reynolds esta dado por:

Rd = diámetro_de_la_tubería x velocidad_de_flujo_promedio x densidad_del_fluido / la viscosidad_absoluta_del_fluido

El flujo es considerado laminar si Rd < 2000. Si Rd llega a 4000, comienza a tornarse turbulento, y si llega a 10,000 el perfil del flujo debería estar bien clasificado como turbulento. El rango entre 2,000 y 10,000 es una condición inestable y compleja que es afectada por muchos parámetros (como si la velocidad esta aumentando o disminuyendo).

Tubería

El rendimiento del medidor de flujo se indica normalmente en términos de condiciones de referencia ideales. Las variaciones en el diámetro interior de la tubería y en las corrientes de agua arriba y agua abajo (incluyendo restricciones, válvulas, acumulación sólida y juntas desalineadas) afectan el rendimiento del medidor de flujo. Por lo tanto en lazos de medición de flujo la válvula de control es general situada aguas abajo del elemento de medición. Esto es para anular las perturbaciones a la corriente de flujo causadas por la acción “de ahogo” que hace la válvula y que afecta a la precisión del elemento de medición.

Además de la resistencia de la propia línea, muchos dispositivos de medición de caudal hacen caer parte de la presión de línea. En algunos casos esto no es deseable, y la cantidad de caída de presión por el medidor de flujo es una consideración importante al seleccionar medidores. Por ejemplo, la caída de presión para los dispositivos de presión diferencial varía de baja a moderada. En los tubos pitot, la caída de presión es baja en comparación con los otros tipos. Los “elbow taps” no tienen ninguna pérdida de presión mencionable y en los medidores de flujo magnéticos no hay pérdida de presión.

La configuración de la tubería debe tomar en cuenta el hecho de que la mayoría de los medidores de flujo para líquidos deben permanecer llenos de líquido con el fin de proporcionar una medición precisa. Se debe tener cuidado cuando la bomba está apagada, ya que al reiniciar la bomba puede producir suficiente impulso para dañar el medidor de flujo y a veces a la tubería misma.

La mayoría de las aplicaciones requieren un método para la prueba de presión de la tubería llamada prueba “hydrotesting”. Cuando este sea el caso los componentes del medidor de flujo deben estar diseñados para altas presiones. Si no lo son, deben ser aislados o retirados de la línea para evitar daños.

Muchos tipos de medidores de flujo utilizan un mínimo de tubería recta aguas arriba y aguas abajo porque el perfil de velocidad irregular afecta la precisión de la medición. Este requisito tiene un efecto directo en la tubería y puede a veces ser un problema (especialmente en instalaciones existentes). Por ejemplo, para medidores de “placa de orificio” típicamente se requiere un recorrido recto de 10 a 20 diámetros de tubería aguas arriba y cinco diámetros aguas abajo. Por otro lado un “pitot tube” requiere 40 diámetros aguas arriba y 10 diámetros aguas abajo dependiendo de la perturbación dinámica del fluido. Las principales proveedores ofrecen tablas para guiar al usuario en la determinación de la tubería necesaria aguas arriba y aguas abajo del medidor. Para medidores tipo coriolis y de área variable, no se requieren tramos de tubería recta aguas arriba y aguas abajo. Hay muchas aplicaciones en las que las longitudes apropiadas de los tubos aguas arriba y aguas abajo nos están disponibles para proporcionar mediciones precisas. En estas aplicaciones se puede utilizar “straightening vanes” o acondicionadores de flujo (que consisten por ejemplo en tubos agrupados). La longitud de estos tubos deber ser más de diez veces el diámetro de los tubos, con el diámetro interior de los tubos de menos de 1/4 del diámetro interior del tubo.

Tamaño de Línea

No todos los dispositivos de medición cubren todos los tamaños de líneas. Por ejemplo el tamaño máximo de la mayoría de los medidores del vórtice es de ocho pulgadas. Por tanto, la pregunta es si el medidor de flujo seleccionado puede manejar el tamaño de la línea (y el flujo requerido).