¿Qué es un medidor de flujo de turbina?

Medidores de flujo de turbina , un innovador dispositivo de medición de velocidad, se utiliza ampliamente en diversas industrias, como la aeroespacial, la criogénica y la transferencia de custodia. Estos medidores, una creación de Reinhard Woltman del siglo XVIII, son conocidos por su precisión en la medición de flujos de líquidos y gases. El diseño presenta un rotor con múltiples palas colocadas perpendicularmente al flujo del fluido. Este rotor, ligeramente más pequeño que el diámetro de la cámara dosificadora, gira libremente sobre cojinetes y su velocidad de rotación se correlaciona directamente con el caudal del fluido.

El medidor detecta la rotación de la turbina a través de varios medios, incluidos dispositivos de estado sólido como sensores de reluctancia, inductancia, capacitivos y de efecto Hall o métodos mecánicos como engranajes o accionamientos magnéticos. En el método de reluctancia, una bobina con un imán permanente interactúa con las palas de la turbina que atraen el imán para generar voltaje a medida que cada pala pasa por la bobina. Este pulso de voltaje denota un volumen específico de fluido, medido por el factor K del medidor.

El enfoque de inductancia utiliza un imán permanente en el rotor o palas magnetizadas, creando pulsos de voltaje a medida que las palas pasan por la bobina. Algunos diseños cuentan con una sola pala magnética, cada pulso significa una revolución completa del rotor. Las señales del sensor inductivo y de reluctancia son ondas sinusoidales continuas, cuya frecuencia refleja el caudal. Sin embargo, a caudales bajos, la señal de salida débil requiere proximidad entre el sensor y su electrónica de visualización o preamplificador.

Precisión del medidor de turbina

Los medidores de turbina son reconocidos por su precisión, comúnmente expresada como un porcentaje de la tasa real (% AR). Uno de estos medidores cuenta con una notable precisión de linealidad de ±0,25% en un rango de flujo de 10:1 y una linealidad aún más fina de ±0,15% en un rango de 6:1. La repetibilidad de su indicador clave de rendimiento oscila entre ±0,2 % y un notable ±0,02 % dentro del rango lineal.

Debido a ligeras variaciones en la fabricación, cada medidores de turbina  se somete a calibración antes de ser enviado. Esta calibración establece el factor K, que indica el número de pulsos por unidad de volumen, que permanece dentro del rango de linealidad especificado. Es posible registrar múltiples factores K para diferentes segmentos de flujo, lo que permite realizar ajustes electrónicos en respuesta a las variaciones de los caudales. Es importante tener en cuenta que el factor K es específico del fluido para el que se calibró originalmente el medidor.

Los medidores de turbina de barra generalmente demuestran una linealidad de ±0,25 % AR en un intervalo de flujo de 10:1. Para medidores más grandes, esta linealidad es de ±0,5% AR en el mismo rango. Una característica notable de los medidores de turbina es una no linealidad menor, a menudo denominada 'joroba del medidor de turbina,' observado en el 25-30% inferior de su rango. Manteniendo el caudal mínimo por encima de este umbral se puede conseguir una linealidad del 0,15% en contadores más pequeños y del 0,25% en los más grandes. Si un rango de 10:1 no es suficiente, ciertos medidores de turbina pueden extenderse hasta una reducción de 100:1, aunque esto afecta la precisión, reduciéndola al 1% de la escala completa.

Aplicaciones de medidores de flujo de turbina

Los medidores de turbina encuentran su utilidad en una amplia gama de sectores, incluidos, entre otros,:

● Petróleo y gas

● Gestión de agua y aguas residuales

● Utilidades de gas

● Industrias químicas

● Generación de energía

● Producción de alimentos y bebidas

● Aeroespacial

● Fabricación farmacéutica

● Operaciones metalúrgicas y mineras

● Industria de pulpa y papel

Precauciones al utilizar medidores de flujo de turbina

A pesar de su versatilidad, los medidores de turbina tienen ciertas limitaciones. Su precisión disminuye a caudales más bajos debido a la fricción del rotor y los cojinetes. Por lo tanto, se recomienda operarlos por encima del 5% de su capacidad de flujo máximo. El uso a alta velocidad puede provocar un desgaste prematuro de los cojinetes, lo que podría dañar el medidor.

Cuando se trata de fluidos no lubricantes, existe un mayor riesgo de desgaste de los cojinetes, lo que puede comprometer la precisión del medidor y provocar una eventual falla. En tales escenarios, pueden ser necesarios reemplazos frecuentes de rodamientos, lo que aumenta los costos de mantenimiento.

Se debe evitar el uso de estos medidores con fluidos sucios para evitar el desgaste y daños a los rodamientos. Dado que los medidores de flujo de turbina contienen piezas móviles, son propensos a sufrir un desgaste gradual con el tiempo y el uso.

Además, es crucial evitar cambios repentinos del flujo de gas a líquido, ya que pueden estresar el medidor, afectar su precisión y potencialmente causar daños. Condiciones como el llenado de tuberías, el flujo lento y el flujo bifásico pueden provocar imprecisiones en las lecturas de los medidores de las turbinas.

Beneficios de utilizar medidores de flujo de turbina

Los medidores de flujo de turbina son reconocidos por sus amplias capacidades, especialmente en el manejo de diferentes caudales. Ofrecen una impresionante relación de reducción de hasta 35:1, atendiendo a diversos requisitos de flujo. Una de las ventajas clave es su precisión rentable, lo que los convierte en una opción popular en muchas industrias. Su construcción es sencilla y robusta, lo que garantiza una durabilidad a largo plazo. Estos medidores también son fáciles de usar en términos de instalación y mantenimiento.

Además, los medidores de flujo de turbina son adaptables cuando se integran con otros instrumentos para un control de flujo preciso. Vienen con una variedad de opciones de conexión a procesos, lo que mejora su versatilidad. Estos medidores pueden funcionar de manera eficiente en diversas temperaturas y presiones, lo que los hace adecuados para múltiples aplicaciones. Otro beneficio importante es su baja caída de presión, que ayuda a mantener la eficiencia del sistema. Por último, proporcionan una cómoda salida de señal para facilitar el seguimiento y el control.

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