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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.

VentajaDesventaja
Mide flujo másico directamenteSensible a humedad
Amplio rango (100:1)Sensible a composición del gas
Baja caída de presiónRequiere calibración
Sin partes móvilesTiempo 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.

VentajaDesventaja
Muy robustoRequiere flujo mínimo
Bajo mantenimientoSensible a vibraciones
Estable a largo plazoTramos rectos requeridos
Amplio rango de temperaturaNo para flujos bajos

Diferencial de Presión​

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

$$\Delta P = P_1 - P_2$$
$$Q \propto \sqrt{\Delta P}$$
VentajaDesventaja
EconómicoRango limitado (4:1)
SimpleAlta caída de presión permanente
Bien entendidoDesgaste del orificio
Fácil verificaciónSensible a condiciones upstream

Ultrasónico (Tiempo de Tránsito)​

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

Tiempo A→B ≠ Tiempo B→A (por velocidad del flujo)
VentajaDesventaja
No invasivo (clamp-on)Costo alto
Sin caída de presiónSensible a depósitos
Amplio rangoInstalación crítica
BidireccionalCalibración compleja

Selección del Medidor​

Por Aplicación​

AplicaciónTecnología Recomendada
Auditoría temporalUltrasónico clamp-on
Monitoreo permanenteMasa térmica inserción
FacturaciónMasa térmica inline
Alta temperaturaVortex
Gases húmedosVortex
Bajo flujoMasa térmica

Tabla de Selección​

FactorMasa TérmicaVortexΔPUltrasónico
Rango★★★★★★★★★★★★★★★
Precisión★★★★★★★★★★★★★★★
Costo★★★★★★★★★★★★★★
Instalación★★★★★★★★★★★★★★★
Mantenimiento★★★★★★★★★★★★★★★★

Instalación​

Requisitos de Tramos Rectos​

              Codos, válvulas, etc.
│
════════════════╪════════[M]════════════
│ │
├──10D───┤──5D──┤
│ │ │
Upstream Medidor Downstream
Perturbación UpstreamTramo Recto Requerido
Codo 90°10-15 D
Dos codos en plano15-20 D
Válvula parcialmente abierta20-25 D
Reducción10-15 D
Expansión15-20 D
Compresor25-30 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)
UbicaciónVentajaDesventaja
Después de secadorAire seco, lectura estableNo incluye purga
Antes de secadorFlujo totalHumedad puede afectar
En cada compresorControl individualMúltiples medidores
En cabeceraFlujo total producidoIncluye 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 SCFM=1.699 Nm3/h1 \text{ SCFM} = 1.699 \text{ Nm}^3\text{/h} (aproximado)
  • 1 Nm3/h=0.589 SCFM1 \text{ Nm}^3\text{/h} = 0.589 \text{ SCFM}

Para conversión exacta:

Nm3/h=SCFM×460+60460+32×28.321000\text{Nm}^3\text{/h} = SCFM \times \frac{460 + 60}{460 + 32} \times \frac{28.32}{1000}

Corrección por Condiciones​

Qcorregido=Qmedido×PactualPstd×TstdTactualQ_{\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=1000×114.714.7×520560=7,248 SCFMSCFM = 1000 \times \frac{114.7}{14.7} \times \frac{520}{560} = 7{,}248 \text{ SCFM}

Calibración y Verificación​

Frecuencia de Calibración​

Tipo de MedidorIntervalo Recomendado
Masa térmicaAnual
Vortex2-3 años
ΔP con orificioAnual (inspección orificio)
UltrasónicoAnual

Verificación en Campo​

MétodoPrecisiónComplejidad
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 P1P_1 a P2P_2
  4. Calcular flujo:
Q (SCFM)=V×(P2−P1)14.7×tQ \text{ (SCFM)} = \frac{V \times (P_2 - P_1)}{14.7 \times t}

Donde:

  • VV = Volumen del tanque (ft³)
  • PP = Presiones (psia)
  • tt = Tiempo (minutos)

Errores Comunes​

ErrorConsecuenciaSolución
Tramos rectos insuficientesLecturas erróneasUsar acondicionadores
Medidor en lado húmedoDeriva, dañoReubicar después de secador
Unidades incorrectasDatos incomparablesEstandarizar a SCFM o Nm³/h
Sin compensación P/TError hasta 20%Usar medidor compensado
Orientación incorrectaError de mediciónSeguir 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.