Los sensores de caudal son un componente crítico de muchos procesos industriales y la precisión de sus mediciones depende en gran medida de su correcta colocación. El rendimiento y la eficacia de los dispositivos de medición de caudal están muy influidos por dos tipos básicos de flujo: el flujo laminar y el turbulento. En el siguiente artículo, aprenderá qué caracteriza a estos tipos de flujo, cómo afectan a las mediciones y cómo puede minimizar los problemas causados por el flujo turbulento en sus sistemas.
Flujo laminar: condición ideal para la precisión
El flujo laminar puede compararse con un flujo ordenado de agua, en el que cada capa de líquido se desplaza sin perturbaciones a lo largo de su propia trayectoria. Aquí no hay mezcla cruzada de las capas y la velocidad de las partículas permanece constante, lo que da lugar a un perfil de flujo estable. Este fenómeno constituye una condición óptima para los caudalímetros, ya que permite obtener resultados de medición precisos y repetibles. Los flujos laminares se encuentran especialmente a bajas velocidades del fluido o en sistemas en los que el flujo se ve perturbado por pocos obstáculos, como válvulas o acoplamientos.
Flujo turbulento: un reto para la tecnología de medición
Un flujo turbulento, en cambio, se caracteriza por vórtices irregulares y discontinuidades que hacen caótico el flujo de un medio. Se produce cuando el flujo ordenado se ve perturbado por altas velocidades de flujo y la interacción con instalaciones como obstrucciones causadas por válvulas, adaptadores o acoplamientos. Los caudalímetros que se ven influidos por este tipo de flujo pueden proporcionar mediciones imprecisas, lo que puede convertirse en un problema importante en la tecnología de control.
Por qué se favorece el flujo laminar en la medición de caudal
- Alta precisión: el flujo laminar implica menos interferencias y, por tanto, mediciones más fiables, lo que es esencial para la precisión en aplicaciones críticas.
- Caídas de presión mínimas: los caudales uniformes causan menos resistencia y pérdida de energía, lo que reduce la caída de presión a través de un caudalímetro y, por tanto, el consumo de energía.
- Ideal para caudales bajos: En escenarios en los que se miden caudales bajos, el flujo laminar es ventajoso, ya que la turbulencia alberga un gran potencial de errores de medición.
Determinar el flujo laminar o turbulento con el número de Reynolds
El número de Reynolds ayuda a determinar si un flujo es laminar o turbulento. Es adimensional y de aplicación universal, independientemente del sistema de unidades utilizado. El número de Reynolds ayuda a evaluar y predecir el comportamiento del flujo en diferentes condiciones, como la dinámica del agua y del aire. Viene determinado por las cuatro variables siguientes
- Densidad del fluido
- Velocidad del fluido
- Diámetro del tubo
- Viscosidad dinámica del fluido
El número de Reynolds puede determinarse mediante la siguiente fórmula: Número de Reynolds (Re) = (densidad x velocidad x diámetro de la tubería) / viscosidad dinámica
Un número de Reynolds bajo (≤ aprox. 2300) indica flujo laminar, mientras que un número alto (≥ aprox. 3000) indica flujo turbulento. En la zona de transición entre estos valores, el flujo puede presentar características tanto de flujo laminar como turbulento.
En este contexto, el número de Reynolds crítico indica el valor umbral exacto del número de Reynolds en el que un estado de flujo pasa de laminar a turbulento (normalmente, en torno a 2.300 para los líquidos).
Cómo encontrar la situación de instalación óptima para caudalímetros y caudalímetros volumétricos en la práctica es la forma más sencilla de averiguarlo en nuestro nuevo artículo guía.
Consejos para minimizar los efectos del flujo turbulento
Es fundamental proteger las mediciones de caudal de los efectos perturbadores del flujo turbulento para garantizar la integridad y precisión de sus mediciones. He aquí algunos consejos para personalizar sus sistemas:
- Optimización de la situación de la instalación Para minimizar las turbulencias, deben evitarse los obstáculos innecesarios en la trayectoria del flujo. Si son necesarios, un filtro de turbulencias o un rectificador pueden calmar el flujo y devolverlo a un flujo laminar.
- Respete las distancias de entrada y salida recomendadas
- Las distancias óptimas de entrada y salida se especifican para cada caudalímetro con el fin de estabilizar el caudal antes de la medición. Se recomienda mantener una distancia suficiente del punto de medición, especialmente detrás de ventiladores y codos de tuberías, para garantizar que el resultado de la medición sea lo más uniforme posible.
- Limitación de la velocidad del flujo Respete la longitud de tubería recomendada para moderar la velocidad en las entradas y salidas de los instrumentos de medición de caudal y pasar así de un flujo turbulento a un flujo laminar.
- Aplicación de filtros de turbulencia: estos filtros especialmente desarrollados ayudan a suavizar el patrón de flujo delante de un sensor y mejoran así la precisión de las mediciones.
Aspectos específicos de la aplicación
Tenga en cuenta que los flujos turbulentos pueden tener efectos diferentes en función de su proceso y aplicación específicos. En ámbitos como la fabricación de semiconductores, a menudo deben evitarse estrictamente los flujos turbulentos para garantizar la estabilidad del proceso. En otros procesos, como los de alta presiónlos efectos pueden ser menos significativos.
Es esencial seleccionar el caudalímetro adecuado para su aplicación y tener en cuenta cómo los flujos laminares o turbulentos pueden afectar al rendimiento. Nuestros expertos estarán encantados de asesorarle en profundidad en cualquier momento.
Novedad en nuestro folleto: "6 errores en la medición de caudal y cómo evitarlos"
Descubra los errores más comunes en la medición de caudal en los que pueden caer incluso los profesionales experimentados. En nuestro último folleto, destacamos los errores críticos que afectan a la precisión de sus datos de medición y le mostramos soluciones probadas para evitarlos. Tanto si se dedica a la instalación, el mantenimiento o el funcionamiento de sensores de caudal, esta guía le ayudará a realizar mediciones de caudal fiables. Aumente la eficacia de sus aplicaciones familiarizándose con los errores más comunes y aprendiendo a evitarlos.
