Requisitos de fluidos para los medidores de flujo de presión ultrasónica, de masa, de vórtice, magnética y diferencial de E+H

Los requisitos de los caudalímetros de tubería (incluidos los ultrasónicos, de masa Coriolis, de vórtice, magnéticos y de presión diferencial) para las condiciones de flujo de fluidos (flujo laminar/turbulento) están completamente determinados por sus principios de medición. La diferencia fundamental radica en si dependen de perturbaciones estables formadas por el flujo turbulento o solo requieren una distribución uniforme de la velocidad del flujo. Cada tipo de caudalímetro se explica por separado a continuación:

Deben operar bajo condiciones de flujo turbulento. La medición se basa en el efecto de la calle de vórtices de Karman: cuando el fluido pasa por un desprendedor de vórtices, se forman vórtices regulares aguas abajo, y la frecuencia de los vórtices es proporcional a la velocidad del flujo. Las señales de vórtice estables e identificables solo se pueden generar bajo flujo completamente desarrollado y turbulento (número de Reynolds Re típicamente en el rango de 10⁴ a 10⁶).

Bajo flujo laminar o de transición, los vórtices se desordenan, las señales de frecuencia se distorsionan y la precisión de la medición se degrada significativamente. En aplicaciones de ingeniería, se deben garantizar secciones de tubería recta suficientes: 10D-40D aguas arriba y 5D aguas abajo para eliminar perturbaciones y mantener un campo de flujo uniforme.

Adecuados tanto para flujo laminar como turbulento; sin límites estrictos de régimen de flujo. Basado en la ley de inducción electromagnética: un fluido conductor que corta un campo magnético genera una fuerza electromotriz inducida, cuya magnitud es proporcional a la velocidad promedio del flujo en la sección transversal. El caudalímetro se integra con precisión para obtener la velocidad promedio del flujo independientemente del flujo laminar (distribución de velocidad parabólica) o del flujo turbulento (distribución de velocidad más uniforme), y es insensible al régimen de flujo.

Solo evite tuberías vacías, grandes cantidades de burbujas o partículas sólidas de alta concentración (para evitar la abrasión de los electrodos). Los requisitos de tubería recta son bajos, generalmente 5D aguas arriba y 2D aguas abajo.

Completamente independientes del régimen de flujo; aplicables tanto a flujo laminar, turbulento y de transición. Utilizando el efecto de la fuerza de Coriolis, el caudal másico se mide directamente detectando cambios en la fuerza inercial del fluido dentro de los tubos de medición vibratorios, independientemente de la distribución de velocidad o el régimen de flujo.

Se mantiene una alta precisión incluso para flujo laminar de medios de alta viscosidad o condiciones de flujo complejas con inclusiones de gas o sólidas, siempre que los tubos de medición estén llenos. Casi no hay requisitos de tubería recta, y el medidor es insensible a las perturbaciones de los accesorios de tubería aguas arriba.

Los requisitos del régimen de flujo varían según el principio de medición:

• Método de tiempo de tránsito (principalmente para grandes diámetros de tubería, fluidos limpios) Adecuado tanto para flujo laminar como turbulento. La velocidad del flujo se calcula midiendo la diferencia en el tiempo de tránsito ultrasónico en las direcciones de flujo hacia adelante y hacia atrás, lo que refleja la velocidad promedio del flujo con bajos requisitos de tubería recta.
• Método Doppler (principalmente para fluidos que contienen partículas/burbujas) Más adecuado para regímenes de flujo turbulento o moderadamente perturbados. Se basa en partículas/burbujas en el fluido para reflejar las señales ultrasónicas. Bajo flujo laminar, la distribución desigual de partículas tiende a debilitar las señales y reducir la precisión.

El PMD75 de E+H se utiliza principalmente para la medición de nivel, volumen o masa de líquidos, monitoreo de presión diferencial y medición de flujo (volumétrico o másico) de gases, vapor y líquidos. La medición de flujo requiere dispositivos auxiliares como placas de orificio y tubos Pitot.

El flujo turbulento completamente desarrollado es obligatorio. Se genera una diferencia de presión a través de un dispositivo de estrangulamiento, y la diferencia de presión es proporcional al cuadrado del caudal. Se debe lograr un flujo completamente turbulento por encima del número de Reynolds crítico (por ejemplo, Re > 10⁵ para placas de orificio estándar); de lo contrario, los errores no lineales en la relación diferencia de presión-caudal aumentarán drásticamente.

Se requiere una uniformidad extremadamente alta de la velocidad del flujo, con secciones de tubería recta aguas arriba de 5D-40D dependiendo del elemento de estrangulamiento. Las tuberías rectas insuficientes causan una distribución de velocidad distorsionada y una medición de presión diferencial distorsionada. La medición normal no es posible bajo flujo laminar, con grandes fluctuaciones de diferencia de presión que son difíciles de corregir mediante algoritmos.