La importancia de los caudalímetros en la industria

La medición precisa del caudal es crucial en numerosos procesos industriales. Desde el control de calidad hasta la eficiencia operativa, los caudalímetros juegan un papel vital en la gestión de recursos y la optimización de procesos. En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de caudalímetros, sus aplicaciones y los beneficios que aportan a la industria.

Un caudalímetro es un dispositivo utilizado para medir la cantidad de fluido que pasa a través de una tubería en un tiempo determinado. Estos dispositivos son esenciales para garantizar la precisión en la medición de caudal, lo que a su vez asegura la eficiencia y seguridad en los procesos industriales. Los caudalímetros pueden medir líquidos, gases y vapores, y su elección depende de las características del fluido y las condiciones del proceso. Son herramientas esenciales en la industria moderna. Su capacidad para medir con precisión el caudal contribuye a la eficiencia, seguridad y sostenibilidad de los procesos industriales. Con los avances tecnológicos continuos, el futuro de la tecnología de caudalímetros promete aún más mejoras, beneficiando a diversas industrias en todo el mundo.

Tipos de caudalímetros

Existen diversos tipos de caudalímetros, dependiendo del principio de funcionamiento y la variable primaria que mida, podemos destacar los siguientes mas utilizados en la industria:

Caudalímetros de presión diferencial: 

Utilizan la diferencia de presión a través de una restricción en la tubería para medir el caudal. Son comunes en aplicaciones donde se requiere una medición robusta y confiable.

Basados en la diferencia de presión que se produce entre cámaras al paso del caudal, un transmisor de presión conectado a ambas cámaras calcula el volumen, si bien se suelen complementar con un calculador de caudal externo, que utilizando la presión y temperatura, pueda compensar la variación en la densidad del gas. Es necesario dimensionar correctamente el tamaño del elemento que produce la diferencia de presión, pues una vez instalado no podemos corregir nada, si han cambiado las condiciones de proceso, para las que fue diseñado.

Estos equipos fueron de los primeros en emplearse y en la actualidad se siguen usando bastante, debido a su fiabilidad, a pesar de que la tecnología nos brinda otros tipos más modernos y con mejores prestaciones.

Caudalímetros electromagnéticos: 

Funcionan basándose en la ley de Faraday de inducción electromagnética, midiendo como variable primaria la velocidad de paso del caudal. Son ideales para medir líquidos conductores y se utilizan ampliamente en la industria del agua, potable, residual, regadío, instalaciones contra incendios, así como en la industria para todo tipo de procesos, son herramientas esenciales en diversas industrias debido a su precisión, fiabilidad y versatilidad. Su capacidad para manejar una amplia gama de fluidos y su resistencia a condiciones adversas los convierten en la opción preferida para la medición de caudal en aplicaciones industriales.

Alta precisión: Ofrecen una medición precisa y confiable del caudal, lo que es esencial para aplicaciones críticas.

Sin pérdida de carga: No tienen partes móviles, lo que elimina la pérdida de carga y reduce el mantenimiento.

Versatilidad: Pueden medir una amplia gama de fluidos conductores, desde agua potable hasta productos químicos agresivos.

Como ejemplo, la nueva generación de caudalímetros electromagnéticos FMT020, gracias al nuevo transmisor inteligente con Profinet y Ethernet, auto verificación interna y medida de conductividad, entre sus múltiples nuevas prestaciones, mantienen las ventajas clave de la tecnología como el diseño modular y concepto Sensorprom, permite el montaje tanto compacto como remoto, módulos de comunicación intercambiables y puesta en marcha rápida y sencilla con un dispositivo móvil usando la app Mobile IQ y utilizando la conectividad bluetooth. 

Caudalímetros ultrasónicos:

Utilizan ondas de ultrasonidos para medir el caudal determinando la velocidad del fluido. Los hay de tipo intrusivo y también no invasivos, que son adecuados para aplicaciones donde se requiere una medición sin contacto. Pueden medir tanto líquidos como gases y son independientes de la conductividad del producto. El montaje es sencillo y rápido, permiten trabajar en zonas atex o espacios confinados, la precisión se mejora añadiendo más sensores ultrasónicos, hasta 4 vías de medida.

Caudalímetros Vortex:

Miden el caudal basándose en la frecuencia de los vórtices generados por un obstáculo en el interior del sensor y de esta forma determinar la velocidad del fluido. Son utilizados en la medición de vapor, gases y líquidos. Algunos modelos disponen de sensor de presión integrado, además de medida de temperatura, por lo que pueden calcular densidad y masa de los gases y del vapor sobrecalentado. Hay que tener especial cuidado con las vibraciones y tramos rectos anteriores y posteriores, pues el elemento sensor, pick-up es muy sensible y podrían interferir en la medida si coincide con la frecuencia de medida.

Caudalímetros másicos coriolis: 

Miden directamente la masa del fluido que pasa a través del sensor determinando la frecuencia de resonancia. Son altamente precisos y se utilizan ampliamente en la industria química, alimentaria, farmacéutica, oil&gas, etc. Son multivariable entregando masa, volumen, temperatura y densidad. Con la calibración adecuada, además, pueden medir grados brix para la concentración de azúcar y contenido de alcohol. El rango de medida es muy amplio desde tamaños de 1mm de diámetro hasta tamaños mucho más grandes. Es la tecnología más precisa y a la vez la más costosa.

Rotámetros: 

Los rotámetros también se usan bastante para la medida de caudal, están basados en el desplazamiento de un elemento flotador en un tubo cónico (área variable). Pueden medir tanto líquidos como gases, pero no pueden corregir cambios en la densidad del producto, ocasionados por variaciones en la presión y temperatura, por lo que sirven más como indicación, que como medición precisa.

El flotador tendrá un peso determinado calculado en base a las condiciones de proceso dadas y al tipo de fluido, el desplazamiento del flotador indicará el caudal y además permitirá activar alarmas de caudal máximo/mínimo, versiones mas avanzadas disponen de protocolos de comunicación Profibus o 4-20 mA Hart.

Aplicaciones industriales

Industria del agua y saneamiento: Los caudalímetros son esenciales para la monitorización de redes de distribución de agua potable y control de las fugas, ayudando a gestionar los recursos hídricos de manera eficiente.

Industria petrolera: Se utilizan para la medición precisa de crudo y gas natural, asegurando la correcta dosificación y transporte de estos recursos.

Industria química y farmacéutica: Permiten el control de procesos y la dosificación precisa de productos químicos, garantizando la calidad y seguridad.

Industria alimentaria: Son utilizados para medir líquidos y gases en procesos de producción, asegurando la consistencia y calidad de los productos alimentarios.

La tecnología de los caudalímetros ha avanzado significativamente en los últimos años. La integración en sistemas automatizados y de control de procesos ha mejorado la precisión y eficiencia de las mediciones. Además, el uso de interfaces de comunicación avanzadas, como los sistemas en bus de campo, ha facilitado la integración de los caudalímetros en redes de control industrial. Las innovaciones recientes en la tecnología de caudalímetros han permitido una mayor precisión y fiabilidad, impactando positivamente en la eficiencia industrial.

Los caudalímetros ofrecen numerosos beneficios a la industria, incluyendo:
Mejora en la precisión y eficiencia: Permiten una medición precisa del caudal, lo que mejora la eficiencia de los procesos industriales.
Reducción de costes operativos: Ayudan a optimizar el uso de recursos y reducir ineficiencias, lo que se traduce en menores costos operativos.
Aumento de la seguridad: Garantizan la correcta dosificación y manejo de fluidos peligrosos, mejorando la seguridad en el lugar de trabajo.

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Este artículo aparece publicado en el nº 561 de Automática e Instrumentación págs. 56 a 58.