Medición de caudal en sistemas de vapor: Principios básicos y terminología

Cuando se habla de medición de caudal en sistemas de vapor, se utilizan comúnmente una serie de términos que incluyen:

• Repetibilidad de la medición de caudal en sistemas de vapor

  Describe la capacidad de un caudalímetro para indicar el mismo valor para un mismo caudal en dos o más ocasiones. No debe confundirse con precisión, es decir, su repetibilidad puede ser excelente porque muestra el mismo valor de un caudal idéntico en varias ocasiones, pero la lectura podría ser constantemente errónea (o inexacta).La buena repetibilidad es importante cuando se requiere una medición del caudal de en sistemas de vapor para monitorear las tendencias en vez de la precisión. Sin embargo, bajo ninguna circunstancia esto hace que la precisión sea de menos importancia. 

• Incertidumbre de la medición de caudal en sistemas de vapor

  El término incertidumbre se está haciendo bastante más conocido que la precisión. Esto es debido a que la precisión no se puede establecer, ya que el valor real nunca se puede conocer con exactitud. Sin embargo, se puede calcular la incertidumbre y existe una norma ISO que ofrece orientación sobre este asunto (EN ISO / IEC 17025).Es importante reconocer que se trata de un concepto estadístico y no una garantía. Por ejemplo, se puede demostrar que con una gran población de medidores de caudal, el 95% serían al menos tan buenos como la incertidumbre calculada. La mayoría podrían ser mucho mejores, pero unos pocos, el 5% podrían ser peores. 

• Precisión de la medición de caudal en sistemas de vapor

  Es una medición del rendimiento de un caudalímetro para vapor cuando indica un valor de caudal correcto comparado con un valor verdadero obtenido por procedimientos de calibración extensivos. La norma ISO 5725 trata sobre la precisión. Los siguientes dos métodos se utilizan para expresar la precisión y tienen significados muy diferentes: 

  • Porcentaje del valor medido o lectura real. Por ejemplo, la precisión de un medidor de caudal dado es de ± 3% del caudal real. Con un caudal indicado de 1000 kg/h, la incertidumbre del caudal real está entre: 1000 – 3% = 970 kg/h y 1000 + 3% = 1 030 kg/h. Del mismo modo, con un caudal indicado de 500 kg/h, el error sigue siendo del ± 3%, y la ‘incertidumbre’ está entre: 500 kg/h – 3% = 485 kg/h y 500 kg/h + 3% = 515 kg/h.
  • Porcentaje de desviación de la escala total (FSD). La precisión de un medidor de caudal también se puede dar como un porcentaje de desviación de la escala total (FSD), que significa que el error de medición se expresa como un porcentaje del caudal máximo que pueda manejar el caudalímetro. El error indicado como porcentaje FSD tiende a ser menor que el error como porcentaje de la lectura real. Para este ejemplo se usará un valor de ±0,3% FSD. Como en el caso anterior, el caudal máximo = 1 000 kg/h. Con un caudal indicado de 1000 kg/h, la incertidumbre del caudal real está entre: 1000 kg/h – 0,3% = 970 kg/h y 1000 kg/h + 0,3% = 1030 kg/h. Con un caudal indicado de 500 kg/h, el error sigue siendo del ± 3 kg/h, y el caudal real está entre: 50 kg/h – 3 kg/h = 47 kg/h un error del – 6% y 50 kg/h + 3 kg/h = 53 kg/h un error del + 6%.

  Según se reduce el caudal, aumenta el porcentaje de error. Una comparación de estos términos de medición se muestra en el gráfico de la siguiente figura:

La figura anterior demuestra porqué los fabricantes de caudalímetros indican su precisión como una combinación del porcentaje de la escala total y la lectura real. En este ejemplo ±3% de la lectura es más preciso en un caudal inferior a 100 kg/h, sin embargo, cuando el caudal aumenta por encima de los 100 kg/h, entonces el ±0,3% de la escala total proporciona un resultado más preciso en términos de caudal real. 

• Rango 

  Cuando se especifica un medidor de caudal, la precisión es uno de los requerimientos básicos, pero también es esencial que el medidor de caudal se seleccione con suficiente rango para la aplicación. “Rango”, “zona de reglaje” o “alcance efectivo” son términos que describen el rango de caudales por los que el medidor de caudal trabajará dentro de las tolerancias de precisión y de repetibilidad. El rango se explica en la siguiente ecuación:

Ejemplo de rango en la medición del caudal de vapor

Un sistema de vapor en particular tiene un patrón de demanda como se muestra en la siguiente figura. El medidor de caudal se ha dimensionado para satisfacer un caudal máximo esperado de 1000 kg/h:

El rango del medidor de caudal seleccionado es de 4:1, es decir, la precisión atribuida del medidor de caudal puede tener la precisión exigida con un caudal mínimo de 1000 ÷ 4 = 250 kg/h. Cuando el caudal de vapor es menor a este, el medidor no puede cumplir con su especificación, por lo tanto, pueden ocurrir grandes errores de caudal. En el mejor de los casos, los caudales registrados por debajo de 250 kg/h no son precisos – en el peor, no se registran en absoluto, y se ‘pierden’.

En el ejemplo mostrado en la figura anterior, el “caudal perdido” asciende a más de 700 kg de vapor durante un período de 8 horas. La cantidad total de vapor utilizado durante este tiempo es de aproximadamente 2700 kg, por lo que la cantidad “perdida” representa un 30% del consumo total de vapor. Si se hubiese especificado un medidor de caudal con capacidad de rango adecuada, el caudal de vapor para el proceso se podría haber medido y costeado con más precisión. 

Si se quiere medir el caudal de vapor con precisión, el usuario debe esforzarse en hacer una valoración verdadera y completa de la demanda y, a continuación, especificar un medidor de caudal con:

• La capacidad para satisfacer la máxima demanda.
• Un rango lo suficientemente grande para abarcar todas las variaciones de caudal previstas.

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