Tecnología de caudalímetros de presión diferencial (DP) –
Soluciones de flujo confiables en muchas aplicaciones
Medidores de flujo de presión diferencial, también conocidos como medidores de flujo DP. Los medidores de flujo de presión diferencial (DP) introducen una constricción en la tubería, que crea una caída de presión a través del medidor de flujo.
El cálculo del caudal de un fluido, mediante la lectura de la pérdida de presión a través de una restricción de tubería, es la técnica de medición de caudal más utilizada en aplicaciones industriales.
Los caudalímetros de presión diferencial son adecuados para medición del caudal de agua, petróleo, de vapor or Medida de caudal de gases.
De acuerdo con diferentes estructuras de sensores de flujo, tenemos:
- caudalímetros de placa de orificio;
- Caudalímetros Venturi;
- caudalímetros de boquilla;
- caudalímetros de cuña;
- Caudalímetro Annubar
Y más.
¿Qué es un caudalímetro de presión diferencial?
Puede tomar esto como la definición del medidor de flujo de presión diferencial.
Medidores de flujo de presión diferencial, también conocidos como DP flujómetros, crean un cambio de sección transversal en el tubo de flujo, lo que hace que cambie la velocidad del fluido que fluye.
Se produce un cambio en la velocidad siempre que hay un cambio en la sección transversal del flujo; es decir, con una disminución de la velocidad, se produce un aumento de la presión.
Los caudalímetros de presión diferencial se pueden utilizar como caudalímetros de líquido o caudalímetros de gas; sin embargo, es posible que un solo medidor de flujo no esté configurado para medir las fases líquida y gaseosa.
Los medidores de flujo de presión diferencial (también conocidos como estrangulamiento) se basan en el principio de estrangulamiento del flujo de fluido. Es uno de los métodos más maduros y más utilizados para medir el flujo en la producción. Suele estar compuesto por un dispositivo de estrangulamiento, que es capaz de convertir el flujo medido en una señal de presión diferencial, y un manómetro de presión diferencial, y un instrumento de visualización, capaz de convertir la presión diferencial en un valor de flujo correspondiente.
En el medidor de combinación de unidades, el señal de presión diferencial generado por el dispositivo de estrangulación, a menudo se convierte en una señal estándar correspondiente (eléctrica o neumática), mediante un transmisor de presión diferencial para visualización, registro o control.
El medidor de flujo de presión diferencial se compone de un dispositivo primario (elemento de detección) y un dispositivo secundario (un convertidor de presión diferencial y un instrumento de visualización de flujo).
El medidor de flujo de presión diferencial generalmente se clasifica en forma de pieza de prueba, como un medidor de flujo de orificio, un medidor de flujo venturi, un medidor de flujo de tubo de velocidad constante, un medidor de flujo de tubo Pitot-principio de Pitoba, etc.
El dispositivo secundario es una variedad de medidores de presión diferencial integrados mecánicos, electrónicos y electromecánicos, transmisores de presión diferencial e instrumentos de visualización de flujo.
Se ha convertido en un instrumento a gran escala con un alto grado de categorización (series, generalización y estandarización) y una amplia variedad de especificaciones.
Puede medir parámetros de flujo, así como otros parámetros (como presión, nivel, densidad, etc.).
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¿Cómo funciona un caudalímetro de presión diferencial?
Los medidores de flujo de presión diferencial utilizan la ecuación de Bernoulli para medir el flujo de fluido en una tubería.
Los medidores de flujo de presión diferencial introducen una constricción en la tubería que crea una caída de presión a través del medidor de flujo.
Cuando el flujo aumenta, se crea una mayor caída de presión. La tubería de impulsión dirige las presiones aguas arriba y aguas abajo del caudalímetro al transmisor, que mide la presión diferencial para determinar el caudal del fluido.
Esta tecnología representa alrededor del 21% del mercado mundial de caudalímetros.
La ecuación de Bernoulli establece que la caída de presión a través de la constricción es proporcional al cuadrado del caudal. Usando esta relación, el 10 por ciento del flujo a escala completa produce solo el 1 por ciento de la presión diferencial a escala completa.
Al 10 por ciento del caudal a escala completa, la precisión del caudalímetro de presión diferencial depende del transmisor, siendo precisa en un rango de presión diferencial de 100:1.
La precisión del transmisor de presión diferencial generalmente se degrada, en bajas presiones diferenciales en su rango, por lo que la precisión del medidor de flujo puede degradarse de manera similar.
Por lo tanto, esta relación no lineal puede tener un efecto perjudicial en la precisión y disminuir los medidores de flujo de presión diferencial.
Recuerde que lo que interesa es la precisión del sistema de medición de flujo, no la precisión del transmisor de presión diferencial.
Se utilizan diferentes geometrías para diferentes medidas, incluida la placa de orificio, boquilla de flujo, elemento de flujo laminar, tubo de flujo de baja pérdida, cuña segmentaria, cono en V y tubo Venturi.
Lea más sobre: Shop 101: Factores clave para seleccionar un medidor de flujo de tubería
Fórmula del medidor de flujo de presión diferencial:
donde
- los puntos 1 y 2 se encuentran en una línea de corriente,
- el fluido tiene constante densidad,
- el flujo es constante,
- y no hay fricción.
Aunque estas restricciones suenan severas, la ecuación de Bernoulli es muy útil, en parte porque es muy fácil de usar. Y en parte porque puede dar una gran idea del equilibrio entre presión, velocidad y elevación.
Para obtener más información sobre el flujo de DP:
Lectura extendida: Transmisor inteligente de presión diferencial
Ventajas y desventajas del medidor de flujo de presión diferencial
La ventaja de esta tecnología es el bajo costo, se pueden optimizar múltiples versiones para diferentes fluidos y objetivos, están aprobadas para la transferencia de custodia (aunque se usa cada vez menos para esto). Es una forma bien entendida de medir el flujo. Y se puede combinar con sensores de temperatura/presión para proporcionar flujo másico para vapor y otros gases.
Los aspectos negativos son que la rangeabilidad no es buena debido a una señal de presión diferencial no lineal (excepto los elementos de flujo laminar), la precisión no es la mejor y puede deteriorarse con el desgaste y la obstrucción.
Ventajas y desventajas del medidor de flujo de presión diferencial de estrangulamiento (caudalímetro de orificio)
Ventajas:
1) La estructura de placa de orificio estándar de la pieza del acelerador es fácil de copiar, simple, firme, estable y confiable en rendimiento, larga vida útil y bajo precio;
2) El rango de aplicación de estrangulamiento es extremadamente amplio. Se pueden medir todos los fluidos monofásicos, incluidos líquidos, gases y vapor. También se pueden aplicar algunos flujos de fase mixta, como gas-sólido, gas-líquido, líquido-sólido, etc. Procesos de producción generales y diámetros de tubería, La condición de trabajo (presión, temperatura) tiene productos;
3) Todos los accesorios pueden ser utilizados por todos los fabricantes si se trata de un estándar internacional y pueden utilizarse sin calibración.
Desventajas:
1) La repetibilidad y precisión de la medición son niveles medios;
2) El rango es estrecho porque la señal del medidor y el caudal están al cuadrado, el rango general solo puede alcanzar 3:1 ~ 5:1;
3) Los requisitos para las condiciones de instalación en el sitio son relativamente altos. Si se requiere una sección de tubería larga y recta, es difícil de cumplir;
4) La tubería de presión es un eslabón débil, que es propenso a fugas, bloqueos, congelamiento y distorsión de la señal;
5) La pérdida de presión es grande.
Lectura extendida: Medidor de flujo integral DP|Gas, líquido, vapor|Estructura compacta
¿Cuál es la relación entre el caudal y la presión diferencial?
La presión diferencial utiliza la ecuación de Bernoulli para medir el flujo de fluido en una tubería.
Los medidores de flujo de presión diferencial introducen una constricción en la tubería que crea una caída de presión a través del medidor de flujo.
Cuando el flujo aumenta, se crea una mayor caída de presión.
y+P(x)y =Q(x)y^n (ecuación)
se llama ecuación diferencial de Bernoulli donde n es cualquier número real.
El siguiente gráfico muestra la caída de presión resultante para el agua a 60 F, en un rango de caudales para una tubería de 100 pies de largo, tanto para tuberías de cédula 4 de 6 como de 40 pulgadas.
Si lo necesita, puede obtener más información sobre Relación de caudal y presión.
¿Cómo seleccionar un medidor de flujo?
La base de una buena selección de medidores de flujo es una comprensión clara de los requisitos de la aplicación particular.
Por lo tanto, se debe invertir tiempo en evaluar completamente la naturaleza del fluido del proceso y de la instalación en general.
- ¿Cuál es el fluido que miden los medidores de flujo (aire, agua, etc…)?
- ¿Requiere medición de caudal y/o totalización desde el caudalímetro?
- Si el líquido no es agua, ¿qué viscosidad tiene el líquido?
- ¿Está limpio el líquido?
- ¿Necesita una pantalla local en el medidor de flujo o necesita un electrónico salida de señal?
- ¿Cuáles son los caudales mínimo y máximo del caudalímetro?
- ¿Cuáles son la presión de proceso mínima y máxima?
- ¿Cuáles son la temperatura de proceso mínima y máxima?
- ¿El fluido es químicamente compatible con las partes húmedas del medidor de flujo?
- Si se trata de una aplicación de proceso, ¿cuál es el tamaño de la tubería?
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Sino-Inst es un fabricante de medidores de flujo de presión diferencial. Suministramos más de 20 tipos de medidores de flujo de presión diferencial. El 30% son medidores de flujo de placa de orificio. El 30% son caudalímetros tipo Annubar, y el 40% son otros caudalímetros de presión diferencial,
El caudalímetro de presión diferencial es un nuevo tipo de transmisor que integra un transmisor de presión diferencial, un transmisor de presión, transmisor de temperaturay totalizador de flujo. Puede mostrar la presión de trabajo, la temperatura, el flujo instantáneo y acumulativo. También puede realizar una compensación automática de temperatura y presión para gas y vapor, y realizar la función de mostrar directamente el caudal estándar y el caudal másico en el sitio. En el caso de una fuente de alimentación externa de 24 V, también puede proporcionar transmisión de corriente, frecuencia y 485 personas. Y puede funcionar durante 2-3 años con una batería, y puede combinarse directamente con medidores de flujo de presión diferencial.
Hay muchos tipos de caudalímetros de presión diferencial, como caudalímetros de orificio, caudalímetros de tubo de velocidad uniforme y caudalímetros Venturi que se basan en la detección de caudal en tuberías. Calculan el caudal en función de la presión diferencial generada por la detección de caudal en la tubería. Tienen las ventajas de una estructura firme, un rendimiento estable y una larga vida útil.
Sino-Inst ha brindado soluciones de medición de presión a los clientes durante muchos años. Nuestros medidores de flujo de presión diferencial, fabricados en China. Ampliamente exportado a los Estados Unidos, Gran Bretaña, Alemania, Sudáfrica, Noruega y otros países.
Si necesita medidores de flujo de presión diferencial, pero tiene preguntas técnicas, no dude en comunicarse con nuestros ingenieros de ventas.
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Wu Peng, nacido en 1980, es un ingeniero muy respetado y exitoso con una amplia experiencia en el campo de la automatización. Con más de 20 años de experiencia en la industria, Wu ha realizado importantes contribuciones tanto a proyectos académicos como de ingeniería.
A lo largo de su carrera, Wu Peng ha participado en numerosos proyectos de ingeniería nacionales e internacionales. Algunos de sus proyectos más destacados incluyen el desarrollo de un sistema de control inteligente para refinerías de petróleo, el diseño de un sistema de control distribuido de última generación para plantas petroquímicas y la optimización de algoritmos de control para gasoductos de gas natural.