Cómo realizar una calibración precisa del medidor de flujo másico

Introducción:

La calibración precisa de medidores de caudal másico es un aspecto esencial de la medición de caudal en muchas industrias, como la del petróleo y el gas, el procesamiento químico y la manufactura. Los medidores de caudal se utilizan para medir el caudal de líquidos, gases y vapores en un proceso, y la calibración es necesaria para garantizar su precisión y fiabilidad. El proceso de calibración implica comparar la salida del medidor de caudal bajo prueba con un estándar de referencia. Este artículo ofrece una descripción general del proceso de calibración de medidores de caudal másico, incluyendo los tipos de medidores de caudal y estándares utilizados, y los pasos necesarios para realizar una calibración precisa.

¿Qué es la calibración del medidor de flujo másico?

La calibración es el proceso que determina la precisión y fiabilidad de un caudalímetro comparando su salida con un estándar de referencia. Los caudalímetros másicos miden el caudal másico de un fluido que circula por una tubería, en lugar del caudal volumétrico. El caudal másico es una medida más precisa, ya que no se ve afectado por cambios de densidad, temperatura ni presión. La calibración garantiza que el caudalímetro proporcione mediciones precisas y repetibles en su rango especificado, lo cual es fundamental para el control y la seguridad del proceso.

Tipos de medidores de caudal másico:

Existen varios tipos de medidores de caudal másico, como los de Coriolis, los térmicos y los de presión diferencial. Cada tipo tiene sus propias ventajas y desventajas, y el tipo elegido para una aplicación en particular depende de sus requisitos específicos.

Medidores de caudal Coriolis:

Los caudalímetros Coriolis miden el caudal detectando la torsión o flexión de un tubo vibratorio causada por el fluido que lo atraviesa. La magnitud de la torsión es proporcional al caudal másico. Los caudalímetros Coriolis son muy precisos y pueden medir caudales de 0,1 a 10 000 kg/h con una precisión de ±0,1 %. Su principal desventaja es su coste y tamaño, lo que limita su uso en aplicaciones con limitaciones de espacio y presupuesto.

Medidores de flujo térmico:

Los medidores de flujo térmico miden el caudal calentando un elemento sensor y midiendo la pérdida de calor causada por el fluido que pasa sobre él. La tasa de pérdida de calor es proporcional al caudal másico. Los medidores de flujo térmico son relativamente económicos y pueden medir caudales desde unos pocos gramos por hora hasta varios miles de kilogramos por hora con una precisión de ±1 %. Su principal desventaja es su sensibilidad a los cambios en la temperatura y la composición del fluido.

Medidores de caudal de presión diferencial:

Los medidores de caudal de presión diferencial miden el caudal detectando la caída de presión a través de una constricción en la trayectoria del flujo, como una placa de orificio. La caída de presión es proporcional al caudal másico. Los medidores de caudal de presión diferencial se utilizan ampliamente en muchas industrias y son relativamente económicos. Pueden medir caudales desde unos pocos litros por minuto hasta cientos de metros cúbicos por minuto con una precisión de ±1 %. Su principal desventaja es su sensibilidad a los cambios en la densidad y la viscosidad del fluido, lo que puede afectar la precisión de la medición.

Estándares de calibración:

Los patrones de calibración son dispositivos que se utilizan para proporcionar una referencia a un caudalímetro bajo prueba. Suelen ser calibrados por un laboratorio nacional de normas o un laboratorio de calibración acreditado, y su precisión es trazable a normas nacionales o internacionales. Los dos tipos principales de patrones de calibración utilizados para caudalímetros másicos son los gravimétricos y los volumétricos.

Estándares gravimétricos:

Los patrones gravimétricos utilizan una báscula para medir la masa del fluido que pasa por un caudalímetro durante una calibración. El caudal másico se calcula dividiendo la masa medida entre el intervalo de tiempo. Los patrones gravimétricos son muy precisos y proporcionan un patrón de referencia trazable. Su principal desventaja es su complejidad y coste, lo que limita su uso a laboratorios de calibración de alta gama.

Estándares volumétricos:

Los patrones volumétricos utilizan un recipiente calibrado para medir el volumen de fluido que pasa por un medidor de flujo durante una calibración. El caudal volumétrico se calcula dividiendo el volumen medido entre el intervalo de tiempo. Los patrones volumétricos son menos precisos que los gravimétricos, pero más sencillos y económicos de usar. Su principal desventaja es su sensibilidad a los cambios en la densidad y la temperatura del fluido.

El proceso de calibración:

El proceso de calibración de los medidores de caudal másico normalmente implica los siguientes pasos:

1. Verifique que el medidor de flujo esté limpio y en buen estado de funcionamiento.

2. Conecte el medidor de flujo al estándar de calibración.

3. Ajuste el medidor de flujo para que coincida con el estándar de calibración.

4. Registre los datos de calibración

5. Calcule la precisión y la incertidumbre del medidor de flujo.

Paso 1: Verifique que el medidor de flujo esté limpio y en buen estado de funcionamiento:

Antes de comenzar el proceso de calibración, es fundamental verificar que el medidor de flujo esté limpio, libre de residuos y en buen estado de funcionamiento. Cualquier acumulación o depósito en el medidor de flujo puede afectar su precisión y reducir su vida útil. Una limpieza exhaustiva del medidor de flujo antes de la calibración es fundamental para garantizar la precisión y repetibilidad de los resultados.

Paso 2: Conecte el medidor de flujo al estándar de calibración:

El caudalímetro bajo prueba se conecta al estándar de calibración, ya sea conectándolo directamente al estándar o mediante adaptadores o mangueras. Es fundamental asegurar que el caudalímetro esté conectado de forma correcta y segura para evitar fugas o pérdidas de presión durante el proceso de calibración. El estándar de calibración debe ser adecuado para el tipo y rango del caudalímetro bajo prueba.

Paso 3: Ajuste el medidor de flujo para que coincida con el estándar de calibración:

El medidor de flujo se ajusta para que coincida con el estándar de calibración. Los ajustes pueden implicar cambiar la configuración de cero y span del medidor de flujo, modificar su electrónica interna o ajustar sus componentes mecánicos. El objetivo de los ajustes es que la salida del medidor de flujo coincida lo más posible con la salida del estándar de calibración.

Paso 4: Registre los datos de calibración:

Durante el proceso de calibración, se registra la salida del medidor de flujo a varios caudales, que generalmente abarcan su rango especificado. Los datos de calibración deben incluir los caudales calibrados, la salida del medidor de flujo y la salida del estándar de calibración. También deben incluir cualquier ajuste realizado al medidor de flujo y al estándar de calibración.

Paso 5: Calcule la precisión y la incertidumbre del medidor de flujo:

Los datos de calibración se utilizan para calcular la precisión y la incertidumbre del caudalímetro. La precisión es la diferencia entre la salida del caudalímetro y la del estándar de calibración, expresada como porcentaje de la salida de este último. La incertidumbre es el grado de duda o error asociado con la medición de la precisión. La incertidumbre suele incluir las contribuciones del estándar de calibración, el caudalímetro y el procedimiento de medición.

Conclusión:

La calibración precisa de medidores de flujo másico es esencial para garantizar el control y la seguridad de los procesos en muchas industrias. El proceso de calibración implica comparar la salida del medidor de flujo bajo prueba con un estándar de referencia para determinar su precisión y confiabilidad. Existen varios tipos de medidores de flujo másico, incluyendo Coriolis, térmicos y de presión diferencial, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. Los estándares de calibración, incluyendo gravimétricos y volumétricos, proporcionan una referencia trazable para un medidor de flujo bajo prueba. El proceso de calibración generalmente implica verificar la limpieza y el funcionamiento del medidor de flujo, conectarlo al estándar de calibración, ajustarlo para que coincida con el estándar de calibración, registrar los datos de calibración y calcular la precisión e incertidumbre del medidor de flujo. La calibración precisa de medidores de flujo másico garantiza que los medidores de flujo proporcionen mediciones precisas y repetibles en su rango especificado, lo cual es fundamental para el control y la seguridad del proceso.