Medición de Flujo

La medición precisa del flujo de aire comprimido es fundamental para auditorías, control y optimización del sistema.

Tecnologías de Medición

Masa Térmica

El método más común para aire comprimido:

                    Sensor de
                    temperatura
                         │
    ═══════════════════[●]═══════════════════
                    Elemento
                    calentado
                         │
                    ┌────┴────┐
                    │ Control │
                    │  ΔT     │
                    └─────────┘

Principio: Mide la energía requerida para mantener una diferencia de temperatura constante. A mayor flujo, más enfriamiento, más energía requerida.

Ventaja	Desventaja
Mide flujo másico directamente	Sensible a humedad
Amplio rango (100:1)	Sensible a composición del gas
Baja caída de presión	Requiere calibración
Sin partes móviles	Tiempo de respuesta moderado

Vortex

                    Bluff body
                        │
    ═══════════════════[▼]═══════════════════
                        │
                    Vórtices
                     ○   ○
                      ○   ○
                       ○   ○
                        │
                    Sensor de
                    presión/piezo

Principio: Un cuerpo rompe el flujo creando vórtices. La frecuencia de vórtices es proporcional a la velocidad.

Ventaja	Desventaja
Muy robusto	Requiere flujo mínimo
Bajo mantenimiento	Sensible a vibraciones
Estable a largo plazo	Tramos rectos requeridos
Amplio rango de temperatura	No para flujos bajos

Diferencial de Presión

    P1                 P2
    ▼                  ▼
    ═══════[╳]═════════════
           Placa
           orificio

$$\Delta P = P_1 - P_2$$
$$Q \propto \sqrt{\Delta P}$$

Ventaja	Desventaja
Económico	Rango limitado (4:1)
Simple	Alta caída de presión permanente
Bien entendido	Desgaste del orificio
Fácil verificación	Sensible a condiciones upstream

Ultrasónico (Tiempo de Tránsito)

              Transductor A
                   ╱
    ═════════════╱═══════════════
                ╱
               ╱
    ═════════╱═════════════════
            ╱
      Transductor B

    Tiempo A→B ≠ Tiempo B→A (por velocidad del flujo)

Ventaja	Desventaja
No invasivo (clamp-on)	Costo alto
Sin caída de presión	Sensible a depósitos
Amplio rango	Instalación crítica
Bidireccional	Calibración compleja

Selección del Medidor

Por Aplicación

Aplicación	Tecnología Recomendada
Auditoría temporal	Ultrasónico clamp-on
Monitoreo permanente	Masa térmica inserción
Facturación	Masa térmica inline
Alta temperatura	Vortex
Gases húmedos	Vortex
Bajo flujo	Masa térmica

Tabla de Selección

Factor	Masa Térmica	Vortex	ΔP	Ultrasónico
Rango	★★★★★	★★★	★★	★★★★★
Precisión	★★★★	★★★★	★★★	★★★★
Costo	★★★	★★★★	★★★★★	★★
Instalación	★★★	★★★	★★★★	★★★★★
Mantenimiento	★★★★	★★★★★	★★★	★★★★

Instalación

Requisitos de Tramos Rectos

              Codos, válvulas, etc.
                    │
    ════════════════╪════════[M]════════════
                    │        │
                    ├──10D───┤──5D──┤
                    │        │      │
              Upstream     Medidor  Downstream

Perturbación Upstream	Tramo Recto Requerido
Codo 90°	10-15 D
Dos codos en plano	15-20 D
Válvula parcialmente abierta	20-25 D
Reducción	10-15 D
Expansión	15-20 D
Compresor	25-30 D

D = Diámetro interno de la tubería

Ubicación en el Sistema

    Lado seco vs. Lado húmedo:

    Compresor ══> Aftercooler ══> Secador ══> Red
                       │             │
                  Lado húmedo   Lado seco
                  (evitar)      (preferido)

Ubicación	Ventaja	Desventaja
Después de secador	Aire seco, lectura estable	No incluye purga
Antes de secador	Flujo total	Humedad puede afectar
En cada compresor	Control individual	Múltiples medidores
En cabecera	Flujo total producido	Incluye fugas internas

Unidades y Conversiones

Condiciones de Referencia

Condiciones estándar (SCFM, Nm³/h):
  - Presión: 1 atm (14.7 psia, 1.01325 bar)
  - Temperatura: Varía según estándar

  SCFM (EE.UU.): 60°F (15.6°C)
  Nm³/h (Europa): 0°C (32°F)
  FAD: Condiciones de entrada al compresor

Conversión SCFM ↔ Nm³/h

• $1 \text{ SCFM} = 1.699 \text{ Nm}^3\text{/h}$ (aproximado)
• $1 \text{ Nm}^3\text{/h} = 0.589 \text{ SCFM}$

Para conversión exacta:

$$\text{Nm}^3\text{/h} = SCFM \times \frac{460 + 60}{460 + 32} \times \frac{28.32}{1000}$$

Corrección por Condiciones

$$Q_{\text{corregido}} = Q_{\text{medido}} \times \frac{P_{\text{actual}}}{P_{\text{std}}} \times \frac{T_{\text{std}}}{T_{\text{actual}}}$$

Ejemplo:

• Medido: 1000 CFM a 100 psig, 100°F
• Corregido a estándar (14.7 psia, 60°F):

$$SCFM = 1000 \times \frac{114.7}{14.7} \times \frac{520}{560} = 7{,}248 \text{ SCFM}$$

Calibración y Verificación

Frecuencia de Calibración

Tipo de Medidor	Intervalo Recomendado
Masa térmica	Anual
Vortex	2-3 años
ΔP con orificio	Anual (inspección orificio)
Ultrasónico	Anual

Verificación en Campo

Método	Precisión	Complejidad
Comparación con otro medidor	±2-5%	Baja
Método de capacidad del tanque	±5%	Media
Prueba de bombeo	±3%	Media
Laboratorio acreditado	±0.5-1%	Alta

Método del Tanque

1. Aislar el tanque del sistema
2. Despresurizar el tanque
3. Medir tiempo para llenar de $P_1$ a $P_2$
4. Calcular flujo:

$$Q \text{ (SCFM)} = \frac{V \times (P_2 - P_1)}{14.7 \times t}$$

Donde:

• $V$ = Volumen del tanque (ft³)
• $P$ = Presiones (psia)
• $t$ = Tiempo (minutos)

Errores Comunes

Error	Consecuencia	Solución
Tramos rectos insuficientes	Lecturas erróneas	Usar acondicionadores
Medidor en lado húmedo	Deriva, daño	Reubicar después de secador
Unidades incorrectas	Datos incomparables	Estandarizar a SCFM o Nm³/h
Sin compensación P/T	Error hasta 20%	Usar medidor compensado
Orientación incorrecta	Error de medición	Seguir manual

Verificación Rápida

Compare el flujo medido con el flujo teórico del compresor. Si difiere más del 20%, investigue la instalación del medidor o posibles fugas en el sistema.