El elemento primario de los medidores de caudal de turbina consiste en un rotor de varias paletas o una hélice montada en un eje con cojinetes y soportes de centrado para que gire libremente en la corriente del flujo. El diámetro del rotor es ligeramente inferior al diámetro interior de la cámara de medición y su velocidad de rotación es proporcional al caudal volumétrico.
La velocidad de rotación de la turbina se detecta usando una bobina captadora, montada en el exterior de la tubería, que cuenta los impulsos, como se muestra en la figura principal de este artículo.
Ya que los medidores de caudal de turbina consisten en varias piezas móviles, deberemos tomar nota de ciertos factores que influyen en la medición:
- Temperatura, presión y viscosidad del fluido a medir,
- Propiedades lubrificantes del fluido,
- Desgaste y fricción del cojinete,
- Cambios en el estado y dimensional de las paletas,
- Perfil de velocidad de entrada y efectos de los torbellinos, y
- Caída de presión a través del medidor.
Los medidores de caudal de turbina rotativos shunt consisten en una placa orificio dimensionada para proporcionar suficiente restricción para que pase una parte del caudal principal a través de un circuito en paralelo. Se puede calcular la velocidad de rotación de la turbina como se explicó anteriormente. En la actualidad, siguen existiendo muchas unidades antiguas que tienen una salida mecánica como se muestra en la figura anterior.
Evidentemente, la fricción entre el eje de la turbina y la estopada de sellado puede ser importante en esta disposición mecánica.
Ventajas de los medidores de caudal de turbina
- Se puede conseguir un rango de 10:1 en una buena instalación y con los cojinetes de la turbina en buen estado.
- Precisión razonable (± 0,5% del valor real).
- Los medidores de caudal rotativos shunt son de coste relativamente bajo.
Inconvenientes de los medidores de caudal de turbina
- Normalmente, se calibran para una presión de línea específica, cualquier variación en la presión del vapor puede producir lecturas que no son precisas al menos que se incluya un paquete de compensación de densidad.
- Los enderezadores de flujo son esenciales.
- Si varía el caudal, la turbina puede girar más o menos de lo que debería, dando lugar a lecturas inexactas debido al tiempo de desfase.
- El vapor húmedo puede dañar la turbina y puede afectar en la precisión.
- Los caudales bajos se pueden perder al no haber suficiente energía para hacer girar la turbina.
- Sensible a la viscosidad: Si aumenta la viscosidad del fluido, la respuesta con caudales bajos se deteriora dando una relación no lineal entre el caudal y la velocidad de rotación. Existen programas informáticos que reducen este efecto.
- El fluido debe estar muy limpio (tamaño de partícula menor a 100 mm) debido a que:
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- Hay muy poco espacio libre entre la rueda de la turbina y la pared de la tubería.
- La suciedad arrastrada puede dañar la turbina y alterar su rendimiento.
- La suciedad arrastrada acelera el desgaste de los cojinetes y afecta a la precisión, especialmente con caudales bajos.
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Aplicaciones típicas de los medidores de caudal de turbina
- Vapor recalentado.
- Medición de caudal de líquidos, especialmente fluidos con propiedades lubricantes. Como con casi todos los líquidos, hay que tener un cuidado especial en eliminar el aire y gases antes de comenzar la medición.
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