Requerimientos especiales para mediciones precisas de caudal de vapor

¿Cuáles son los requerimientos especiales para mediciones precisas de caudal de vapor? Como se mencionó anteriormente, los medidores de caudal miden velocidad; se requieren valores adicionales de área de sección transversal (A) y densidad (r) para permitir calcular el caudal másico (qm).

En toda instalación, el área de sección transversal permanecerá constante, sin embargo la densidad (r) variará dependiendo de la densidad y el título de vapor. Las siguientes dos secciones examinan el efecto de la presión y las variaciones del título de vapor en la precisión de instalaciones de medición de caudal.

Variación de presión 

En un caso ideal, la presión del vapor en las líneas de proceso permanecerá totalmente constante. Por desgracia, este no suele ser el caso con cargas variables, bandas muertas de control de la presión de caldera, pérdidas de presión por fricción y parámetros del proceso que contribuyen a las variaciones de presión en la línea de vapor. 

La siguiente figura representa un ciclo típico de trabajo para una aplicación de vapor saturado. Después de la puesta en marcha, la presión del sistema aumenta gradualmente hasta la nominal, 5 bar r, pero debido a la demanda de carga del proceso, varía durante el día. Con un medidor de caudal sin compensación de densidad, el error acumulado será importante. 

Algunos sistemas de medición de caudal de vapor no incorporan compensación de densidad y están diseñados para trabajar con una presión de línea fija. Si la presión de línea realmente es fija, será perfectamente satisfactorio. De todos modos, incluso las pequeñas variaciones de presión pueden afectar la precisión del medidor. Habrá que tomar en cuenta que según el tipo de medidor le puede afectar de una manera u otra. 

Medidores de velocidad 

La señal de salida de un medidor Vortex sólo está en función de la velocidad. Es independiente de la densidad, presión y temperatura del fluido que se está monitorizando. Dada la misma velocidad, la salida sin compensación del medidor Vortex será la misma si está midiendo 3 bar r de vapor, 17 bar r de vapor o agua. 

Los errores en los caudales, por tanto son en función del error en densidad y se pueden expresar como se muestra abajo en la siguiente ecuación:

Veamos el siguiente ejemplo de mediciones precisas de caudal de vapor:

Como base para los siguientes ejemplos, determinar la densidad (r) de vapor saturado seco a 4,2 bar r y a 5,0 bar r. 

Ahora, veamos el siguiente ejemplo de mediciones precisas de caudal de vapor: 

Un medidor de vapor Vortex dimensionado para trabajar a 5 bar r está trabajando a 4,2 bar r. Usar la anterior ecuación y los datos del primer ejemplo para determinar el error (e). 

Por lo tanto, el medidor Vortex sin compensación tendrá un error positivo del 14,42%. Como una de las características del vapor saturado (especialmente a bajas presiones hasta 6 bar r) es que la densidad varía mucho con un pequeño cambio en la presión, la compensación de densidad es esencial para asegurar lecturas precisas. 

Se puede usar la anterior para crear un gráfico que muestre el error en caudal esperado por un error de densidad, como se muestra en la siguiente figura:

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