Medidor de caudal másico térmico

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Los medidores de flujo másico térmico , también conocidos como medidores de flujo másico de dispersión térmica o sumergibles, comprenden una familia de instrumentos para la medición del caudal másico total de un fluido, principalmente gases, que fluye a través de conductos cerrados. Un segundo tipo es el medidor de flujo másico térmico de tipo tubo capilar. Muchos controladores de flujo másico (MFC) que combinan un medidor de flujo másico, electrónica y una válvula se basan en este diseño. Además, se puede construir un medidor de flujo másico térmico midiendo el diferencial de temperatura a través de un chip MEMS basado en silicio.

Ambos tipos miden el caudal másico de un fluido mediante el calor que se transmite por convección desde una superficie calentada al fluido que fluye. En el caso del caudalímetro de dispersión térmica o sumergible, el calor se transfiere a la capa límite del fluido que fluye sobre la superficie calentada. En el caso del tipo de tubo capilar, el calor se transfiere a la mayor parte del fluido que fluye a través de un pequeño tubo capilar calentado. Los principios de funcionamiento de los dos tipos son de naturaleza térmica, pero son tan sustancialmente diferentes que se requieren dos normas independientes. Además, sus aplicaciones son muy diferentes. Los caudalímetros de dispersión térmica se utilizan habitualmente para aplicaciones generales de caudal de gas industrial en tuberías y conductos, mientras que los de tipo capilar se utilizan principalmente para caudales más pequeños de gases o líquidos limpios en tubos. Este tipo es el más utilizado para caudalímetros de masa térmica en la industria. Sin embargo, el tipo capilar no es el tema de esta discusión.

El funcionamiento de los medidores de caudal másico por dispersión térmica se atribuye a LV King, quien en 1914 publicó su famosa Ley de King, que revelaba cómo un alambre calentado sumergido en un flujo de fluido mide la velocidad de la masa en un punto del flujo. King llamó a su instrumento "anemómetro de alambre caliente". Sin embargo, no fue hasta los años 1960 y 1970 cuando finalmente surgieron los medidores de caudal másico por dispersión térmica de grado industrial.

La razón principal por la que los caudalímetros másicos térmicos son populares en aplicaciones industriales es la forma en que están diseñados y construidos. No tienen partes móviles , tienen un flujo directo casi sin obstrucciones, no requieren correcciones de temperatura o presión y mantienen la precisión en una amplia gama de caudales. Los tramos de tuberías rectas se pueden reducir utilizando elementos de acondicionamiento de flujo de placa doble y la instalación es muy sencilla con intrusiones mínimas en las tuberías.

Sin embargo, en muchas aplicaciones, las propiedades térmicas del fluido pueden depender de la composición del mismo. En tales aplicaciones, la variación de la composición del fluido durante el funcionamiento real puede afectar la medición del caudal térmico. Por lo tanto, es importante que el proveedor del medidor de caudal térmico conozca la composición del fluido para poder utilizar el factor de calibración adecuado para determinar el caudal con precisión. Los proveedores pueden proporcionar información de calibración adecuada para otras mezclas de gases, sin embargo, la precisión del medidor de caudal térmico depende de que la mezcla de gases real sea la misma que la mezcla de gases utilizada para fines de calibración. En otras palabras, la precisión de un medidor de caudal térmico calibrado para una mezcla de gases determinada se degradará si el gas que fluye realmente tiene una composición diferente. ^[1]

• Cálculos de flujo interactivos y rutinas que generan propiedades físicas basadas en una base de datos de 800 fluidos.