Cómo se clasifican los caudalímetros 2025

El medidor de flujo es un instrumento importante en varias mediciones industriales, y existen varios tipos según los diferentes usos.

Un medidor de flujo, también conocido como medidor de flujo, es un instrumento para medir el flujo de fluidos. Se utiliza para medir el flujo de varios medios fluidos. Hay muchos tipos de clasificación, y los siguientes se clasifican según el principio y la estructura.

a) Clasificación según el principio de medición del caudalímetro

(1) Principios de la mecánica: caudalímetros de presión diferencial, de rotor y de flotador que utilizan el teorema de Bernoulli; caudalímetros de impulso y de tubo móvil que utilizan el teorema del momento; caudalímetros másicos directos que utilizan la segunda ley de Newton; caudalímetros de momento del fluido tipo objetivo; caudalímetro de turbina que utiliza el teorema de ángulo impulso; tipo de vórtice y caudalímetro de vórtice utilizando el principio de oscilación de fluidos; tipo de tubo pitot, tipo de desplazamiento positivo, tipo vertedero y ranura, etc.

(2) Principio eléctrico: caudalímetro electromagnético, tipo de capacitancia diferencial, tipo de inductancia, tipo de resistencia a la tensión, etc.

(3) Principio acústico: el tipo ultrasónico se usa para medir el flujo usando el principio acústico. Tipo acústico (tipo de onda de choque), etc.

(4) Principio térmico: Hay tipo térmico, tipo calorimétrico directo, tipo calorimétrico indirecto, etc. para medir el flujo por principio térmico.

(5) Principio óptico: tipo láser, tipo fotoeléctrico, etc. son instrumentos pertenecientes a este tipo de principio.

(6) Originados a partir de principios físicos: tipo resonancia magnética nuclear, tipo radiación nuclear, etc. son instrumentos pertenecientes a este tipo de principio.

(7) Otros principios: Hay principios de etiquetado (principios de rastreo, principios de resonancia magnética nuclear), principios relacionados, etc.

De acuerdo con la situación actual de los productos de caudalímetro actuales, de acuerdo con el principio estructural del caudalímetro, se puede clasificar aproximadamente en los siguientes tipos:

Un caudalímetro de desplazamiento positivo es equivalente a un contenedor de volumen estándar, que mide continuamente el medio que fluye. Cuanto mayor sea el caudal, más medidas se toman y la salida es más frecuente.

El principio del caudalímetro de desplazamiento positivo es relativamente simple, adecuado para medir fluidos con alta viscosidad y bajo número de Reynolds. De acuerdo con la forma del rotador, los productos actuales se dividen en: caudalímetro de engranaje ovalado, caudalímetro de rueda de cintura (caudalímetro Roots), caudalímetro de pistón rotatorio y raspador adecuado para medir el caudal de líquido; caudalímetro servo adecuado para medir el caudal de gas Caudalímetro volumétrico, tipo membrana y flujómetro simple, etc.

El principio de funcionamiento del caudalímetro del impulsor es que el impulsor se coloca en el fluido medido y gira por el impacto del flujo del fluido, y la velocidad de rotación del impulsor refleja el caudal.

Los medidores de flujo de impulsor típicos son medidores de agua y medidores de flujo de turbina, y sus estructuras pueden ser una salida de transmisión mecánica o una salida de pulso eléctrico. En general, la salida del medidor de agua por transmisión mecánica tiene baja precisión, el error es de aproximadamente ± 2%, pero la estructura es simple, el costo es bajo y ha sido producido en masa en China, y ha sido estandarizado, generalizado y serializado.

La precisión de la salida del medidor de flujo de la turbina por la señal del pulso eléctrico es relativamente alta y el error general es de ± 0,2% a 0,5%.

El caudalímetro de presión diferencial consta de un dispositivo primario y un dispositivo secundario. El dispositivo primario se denomina elemento de medición de flujo, que se instala en la tubería del fluido medido para generar una diferencia de presión proporcional al flujo (tasa de flujo) para que el dispositivo secundario muestre el flujo.

El dispositivo secundario se llama instrumento de visualización. Recibe la señal de presión diferencial generada por el elemento de medición y la convierte en el flujo correspondiente para su visualización. El dispositivo principal del caudalímetro de presión diferencial suele ser un dispositivo de regulación o un dispositivo de medición de presión dinámica (tubo de Pitot, tubo de velocidad uniforme, etc.).

El dispositivo secundario es una variedad de manómetros diferenciales mecánicos, electrónicos y combinados con instrumentos de visualización de flujo. Los elementos sensibles a la presión diferencial del manómetro diferencial son en su mayoría elementos elásticos. Dado que la presión diferencial y el caudal están en relación de raíz cuadrada, los instrumentos de visualización de caudal están equipados con dispositivos de raíz cuadrada para linealizar la escala de caudal.

La mayoría de los instrumentos también están equipados con un dispositivo de integración de flujo para mostrar el flujo acumulado para un cálculo económico. Este método de usar la presión diferencial para medir el flujo tiene una larga historia y es relativamente maduro.

Generalmente se usa en ocasiones más importantes en todo el mundo, representando alrededor del 70 % de los diversos métodos de medición de flujo. Este medidor se utiliza para medir el caudal de vapor principal, agua de alimentación, condensado, etc. en centrales eléctricas.

4. Caudalímetro de área variable (caudalímetro de caída de presión equivalente)

El flotador colocado en el canal cónico con una parte superior grande y una parte inferior pequeña se mueve bajo la fuerza del fluido que fluye de abajo hacia arriba. Cuando esta fuerza se equilibra con el «peso aparente» del flotador (el peso del flotador menos la flotabilidad del fluido al que está expuesto), el cautivo está en reposo.

La altura de reposo del flotador se puede utilizar como medida del caudal. Dado que el área de la sección transversal del caudalímetro varía con la altura del flotador, y la diferencia de presión entre las partes superior e inferior del flotador es igual cuando el flotador está estable, este tipo de caudalímetro se denomina caudalímetro de área variable. o un caudalímetro de caída de presión equivalente. Un instrumento típico de este tipo de caudalímetro es un caudalímetro de rotor (flotador).

Un medidor de flujo que usa el impulso del fluido medido para reflejar la tasa de flujo se llama medidor de flujo de impulso. Dado que la cantidad de movimiento P del fluido que fluye es proporcional a la densidad del fluido y al cuadrado de la velocidad del flujo v, es decir, p v2, cuando se determina la sección transversal del flujo, v es proporcional al flujo volumétrico Q, entonces p Q2.

Sea A el coeficiente proporcional, entonces Q=A Por lo tanto, el P medido puede reflejar el caudal Q. Este tipo de caudalímetro utiliza principalmente elementos de detección para convertir el impulso en presión, desplazamiento o fuerza, etc., y luego medir el caudal. Los instrumentos típicos para tales caudalímetros son los caudalímetros objetivo y de paleta giratoria.

Un medidor de flujo que usa el teorema de impulso para medir el flujo se llama medidor de flujo de impulso, que se usa principalmente para medir el flujo de medios sólidos granulares y también se usa para medir el flujo de lodo, líquido cristalino y abrasivos.

El rango de medición de caudal va desde unos pocos kilogramos por hora hasta casi diez mil toneladas. Un instrumento típico es un caudalímetro de fuerza de componente horizontal. Su principio de medición es que cuando el medio medido cae libremente desde una cierta altura h sobre una placa de detección con un ángulo de inclinación, se genera un impulso.

La componente horizontal del impulso es proporcional a la tasa de flujo másico, por lo que la medición de este componente horizontal puede reflejar el tamaño del flujo másico. Según el método de detección de la señal (9), este tipo de caudalímetro se divide en tipo de detección de desplazamiento y tipo de medición de fuerza directa.

El caudalímetro electromagnético se fabrica utilizando el principio de que el conductor eléctrico se mueve en el campo magnético para generar una fuerza electromotriz inducida, y la fuerza electromotriz inducida es proporcional al caudal, y el principio de reflejar el flujo de la tubería se realiza midiendo el fuerza electromotriz.

Su precisión de medición y sensibilidad son altas. En la industria, se utiliza principalmente para medir el caudal de agua, pulpa y otros medios. El diámetro máximo de la tubería que se puede medir es de 2 m y la pérdida de presión es extremadamente pequeña. Sin embargo, no se pueden utilizar medios con baja conductividad, como gas, vapor, etc.

Los caudalímetros ultrasónicos están diseñados según el principio de que la velocidad de las ondas ultrasónicas que se propagan en un medio fluido es igual a la suma geométrica de la velocidad media del flujo del medio medido y la velocidad de la propia onda sonora. También refleja el caudal midiendo el caudal. Aunque el caudalímetro ultrasónico solo apareció en la década de 1970, es muy popular porque se puede convertir en un tipo sin contacto y se puede vincular con un medidor de nivel de agua ultrasónico para medir el flujo de apertura sin perturbar o resistir el fluido.

El caudalímetro ultrasónico se puede dividir en tipo de diferencia de tiempo y tipo Doppler según el principio de medición

El caudalímetro ultrasónico de diferencia de tiempo fabricado mediante el principio de diferencia de tiempo ha sido ampliamente utilizado en los últimos años, y es el caudalímetro ultrasónico más utilizado en empresas e instituciones.

Los caudalímetros ultrasónicos Doppler fabricados con el efecto Doppler se utilizan principalmente para medir medios con ciertas partículas en suspensión o burbujas de aire. El uso tiene ciertas limitaciones, pero resuelve el problema de que el caudalímetro ultrasónico de tiempo de tránsito solo puede medir un único fluido claro. , es también se considera un instrumento ideal para la medición sin contacto de flujo bifásico.

El caudalímetro de fluido oscilante está diseñado según el principio de que el fluido oscilará cuando fluya en un canal de flujo específico, y la frecuencia de oscilación es proporcional a la velocidad del flujo. Cuando la sección transversal del flujo es constante, la velocidad del flujo es proporcional al flujo volumétrico guía.

Por lo tanto, el caudal se puede medir midiendo la frecuencia de oscilación. Este caudalímetro fue desarrollado y desarrollado en la década de 1970. Debido a su combinación de partes que no giran y las ventajas de la salida digital pulsada, es muy prometedor. Los productos típicos actualmente incluyen caudalímetros de vórtice y caudalímetros de vórtice de precesión.

Dado que el volumen del fluido se ve afectado por parámetros como la temperatura y la presión, es necesario dar los parámetros del medio cuando se utiliza el caudal volumétrico para expresar el caudal. En el caso de que los parámetros del medio cambien constantemente, a menudo es difícil cumplir con este requisito, lo que da como resultado una distorsión del valor de visualización del instrumento.

Por lo tanto, los medidores de flujo másico son ampliamente utilizados y valorados. Hay dos tipos de medidores de flujo másico, directos e indirectos. Los caudalímetros másicos directos utilizan el principio directamente relacionado con el caudal másico para medir. En la actualidad, los caudalímetros másicos como el tipo calorimétrico, el tipo de momento angular, el tipo giroscópico vibratorio, el tipo de efecto Magnus y el tipo de fuerza de Coriolis son comúnmente utilizados.

El caudalímetro másico indirecto obtiene el caudal másico multiplicando directamente el densímetro y el caudal volumétrico.

En la producción industrial moderna, los parámetros operativos, como la temperatura y la presión del fluido de trabajo que fluye, aumentan constantemente. El medidor de flujo a menudo no es bueno para la aplicación práctica porque el medidor de densidad está limitado por el rango de humedad y presión.

Por lo tanto, los caudalímetros másicos con compensación de temperatura y presión se utilizan ampliamente en la producción industrial. Puede considerarse como un caudalímetro másico indirecto, no está equipado con un densímetro, pero utiliza la relación entre temperatura, presión y densidad, utiliza las señales de temperatura y presión para calcular la señal de densidad a través de una función, y la multiplica por la caudal volumétrico para obtener el caudal másico.

Aunque los caudalímetros másicos compensados ​​por temperatura y presión se han puesto en uso práctico en la actualidad, será difícil o imposible compensar correctamente cuando los parámetros del medio medido varíen amplia o rápidamente.

Los caudalímetros con los principios estructurales comunes antes mencionados son mucho más que los caudalímetros de varias estructuras, como varios caudalímetros de vertedero y caudalímetros de canal adecuados para la medición de caudal de canal abierto; caudalímetros de inserción adecuados para la medición de caudal de gran calibre; caudalímetro laminar de capa de medición para caudal; caudalímetro de método de correlación adecuado para la medición de caudal de dos fases; y método láser, caudalímetro de método de resonancia magnética nuclear y varios métodos de trazadores, medición de caudal de método de dilución, etc. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y las necesidades de las aplicaciones prácticas, seguirán surgiendo nuevos tipos de caudalímetros y los tipos de caudalímetros serán más completos.

c) clasificación moderna de los caudalímetros o flujometros de agua y demas fluidos

Grupo A : Dispositivos basados ​​en métodos hidrodinámicos: 1) caída de presión variable; 2) nivel variable; 3) fluir alrededor; 4) remolinos; 5) parcial.

Grupo B : Dispositivos con un cuerpo en movimiento continuo: 6) taquimétricos; 7) potencia (incluida la vibración).

Grupo B : Dispositivos basados ​​en varios fenómenos físicos: 8) térmicos; 9) electromagnético; 10) acústica; 11) óptico; 12) nuclear-magnético; 13) ionización.

Grupo D : Dispositivos basados ​​en métodos especiales: 14) correlacional; 15) marcado; 16) concentración.

Entre los dispositivos del grupo A , los caudalímetros de SU, que están relacionados con dispositivos de caída de presión variable, son extremadamente utilizados. Para pequeños flujos de líquidos y gases, se utilizan rotámetros y dispositivos de flotación, que están relacionados con los medidores de flujo. Caudalímetros de vórtice muy prometedores.

del grupo B  , se utilizan ampliamente varios tipos de medidores de flujo tacométricos: turbina, bola y cámara (rotativos, con engranajes ovalados, etc.), este último, como medidores de gas, productos petrolíferos y otros líquidos.

Entre los dispositivos del grupo B  , los caudalímetros electromagnéticos se utilizan con mayor frecuencia para medir el caudal de líquidos conductivos y los ultrasónicos (un tipo de acústico) para medir líquidos y parcialmente gas. Los térmicos son menos comunes: para medir pequeños flujos de líquidos y gases.

Caudalímetros del grupo G : Los caudalímetros de marcado y concentración se utilizan para mediciones puntuales, por ejemplo, al comprobar caudalímetros industriales en el lugar de su instalación. Los dispositivos de correlación son más prometedores, en particular, para medir medios bifásicos.

Medidores de flujo  : estos son dispositivos cuyo elemento sensible percibe la presión dinámica del flujo y se mueve bajo su influencia, y la cantidad de movimiento depende de la velocidad del flujo.

El cuerpo aerodinámico puede ser un flotador, un disco, un pistón, etc. En algunos casos, el cuerpo aerodinámico es una pala, un disco que gira alrededor del eje de suspensión.

Divididos en tres grupos:

– Caída de presión constante , donde el cuerpo aerodinámico se mueve verticalmente y la fuerza opuesta es creada por el peso del cuerpo.

– Con caída de presión variable (variable) , en la que hay un resorte contrarrestante y, además del vertical, puede haber otra trayectoria de movimiento del cuerpo aerodinámico.

– Con pala rotatoria.  La fuerza opuesta en ellos es creada no solo por el peso del cuerpo, sino también en muchos casos por un resorte. Además, existen caudalímetros de compensación con pala giratoria, en los que la fuerza opuesta es creada por una fuente de energía externa.

Los medidores de flujo que funcionan según el principio de caída de presión variable se utilizan en gasoductos durante el transporte, distribución y uso de una gran cantidad de gas para su contabilidad. La dependencia de la caída de presión y la cantidad de gas transportado está determinada por la fórmula

donde Q es la cantidad de gas; H – caída de presión; K – Coeficiente.