CONTROL DE PROCESOS FACET UNTTEMA 3 Nota Auxiliar BCRITERIO DE SELECCIN DE CAUDALMETROSEl caudal es una de las variables de proceso que ms frecuentemente se mide. Loscaudalmetros acaparan casi el 75% del monto de ventas anuales de transmisoresconvencionales. La gran demanda ha llevado a la proliferacin de caudalmetros de todo tipo ytamao. Con tanta variedad y cantidad de proveedores, la seleccin se hace cada vez msdifcil. La eleccin deber satisfacer los requerimientos de la aplicacin, performance y costo.En esta tarea se puede emplear como referencia la informacin proporcionada en la normabritnica BS-7405 que se basa en ms de 100 diseos con ms de 200 proveedores. La normaBS-7405 emple el principio de funcionamiento para clasificar los distintos tipos de medidoresde flujo y que conformaron la base de la estructura de la norma:

Tabla I: Tipos de Caudalmetros

GRUPO DESCRIPCIN1 Convencionales de presin diferencial2 Otros tipos de presin diferencial3 De desplazamiento positivo4 Inferenciales5 Oscilatorios para fluidos6 Electromagnticos7 Ultrasnicos8 Msicos directos e indirectos9 Trmicos10 Otros para fluidos en ductos cerrados11 Para slidos12 De canal abierto

La norma BS-7405 no considera los dos ltimos grupos. Las condiciones a ser analizadas en laseleccin son entonces:(1) Requerimientos de aplicacin. Las necesidades de una aplicacin especifica constituyen

el primer conjunto de criterios a examinar. El tipo de lquido y la viscosidad son parmetrosms que obvios. Para descartar las alternativas que no satisfacen los requerimientos deaplicacin se puede emplear la Tabla II. En la Figura 1 se pueden consultar el rango dedimetros de los dispositivos. Hay condiciones vinculadas a las propiedades del fluido(Tabla III), restricciones impuestas por la instalacin (Tabla IV) y limitaciones ambientales(Tabla V) que tambin deben ser tenidas en cuenta.

(2) Requerimientos de performance. Los requerimientos de performance son relativamentesencillos y reflejan la calidad de la medicin y las necesidades para el control del sistema.Se puede consultar la Tabla VI y la Figura 2 y as descartar los elementos primarios que nocumplan con las exigencias.

(3) Requerimientos de costo. Las evaluaciones de costo pueden ser subjetivas y tienden aconcentrarse en los costos iniciales de compra, desprecindose los gastos a largo plazo. Elcosto de compra e instalacin son fciles de examinar (a modo de referencia puedeconsultarse la Figura 3). Los costos de mantenimiento y operacionales son ms difciles dedefinir y a veces se los pasa por alto, aunque pueden ser importantes. Los costos demantenimiento incluyen costos de recalibracin y reparacin mientras que los costosoperacionales incluyen por ejemplo los de bombeo relacionados con la prdida permanentede presin del instrumento. Para tener una idea aproximada puede tomarse como referencialas indicaciones de la Tabla VI.

CONTROL DE PROCESOS FACET UNTTEMA 3 Nota Auxiliar BCRITERIO DE SELECCIN DE CAUDALMETROSTabla II: Grandes reas de Aplicacin

APLICACIONESGrupo Tipo Lquidos (1) Gases (2) Otros (3)

A B C D E F G H J K L M N P Q R S T1 Orificio ? ? ? ? ? ?

Venturi ? ? ? ? ? ? ?Boquilla ? ? ? ? ? ?

2 Area variable # ? ?De blanco (Target) # ? ?Pitot Promediante ? ? ? ?Boquilla snica ? ?

3 Paleta deslizante # ?Ruedas ovaladas # # ? Pistn giratorio ? # ? #Diafragma para gases Giratorio de gas

4 Turbina # ? ? ? #Pelton ? ? ? ?Medidor mecnico # ?Turbina de insercin ? ? ?

5 Vrtex ? ?Tipo Coanda Vrtex de insercin ? ? ? ? ? ?

6 Electromagntico # ? ? Electromagntico de insercin ? ? ?

7 Doppler ? ? # ? ? ?Tiempo de Trnsito ? # ? # # ? ? # #

8 Coriolis # ? ? ? #Rotor de torsin

9 Anemmetro ? ? # De masa trmica #

10 Trazador # # # ? # #Lser ? ?

Adecuado, por lo general aplicable.? Merece considerarse, algunas veces aplicable.# Merece considerarse, disponibilidad limitada o caro.El espacio en blanco indica no adecuado o no aplicable.

(2) Aplicaciones con gasesJ. Gases en generalK. Flujos reducidos de gas (< 150 m3/hora)L. Grandes flujos de gases (> 5000 m3/hora)M. Gases calientes (> 200 C)N. Vapor

(1) Aplicaciones para lquidosA. Lquidos en general (< 50 cP)B. Flujos reducidos de lquidos (< 2 L/min)C. Grandes flujos de lquido (>1000 m3/hora)D. Grandes tuberas con agua (> 500 mm de dimetro)E. Lquidos calientes (> 200 C)F. Lquidos viscosos (> 50 cP)G. Lquidos criognicosH. Lquidos sanitarios

(3) Otras aplicacionesP. Suspensiones y flujos de partculasQ. Mezclas lquido-lquidoR. Mezclas lquido-gasS. Lquidos corrosivosT. Gases corrosivos

En la Tabla II se muestran las dieciocho aplicaciones ms comunes y se hace corresponder loscaudalmetros representativos de cada uno de los grupos principales con las aplicaciones. Estopermite la eliminacin de aquellos tipos que claramente no son adecuados.

CONTROL DE PROCESOS FACET UNTTEMA 3 Nota Auxiliar BCRITERIO DE SELECCIN DE CAUDALMETROS

Figura 1: Distribucin por tamaos de los grupos de caudalmetros

Tabla III: Restricciones impuestas por las propiedades del fluido

Grupo Tipo Presinmxima (Bar)

Rango deTemp. (C)

N de Remnimo

Gas (G) oLquido (L)

Dos o msfases

1 Orificio 400 < + 650 3 104 L G PVenturi 400 < + 650 105 L G PBoquilla 400 < + 650 2 104 L G N

2 Area variable 700 -80 a +400 Sin datos L G NDe blanco (Target) 100 -40 a +120 3 104 L G SPitot Promediante 400 < +540 104 L G NBoquilla snica 400 < +650 2.5 104 G N

3 Paleta deslizante 100 -30 a +200 103 L NRuedas ovaladas 100 -15 a +290 102 L NPistn giratorio 170 -40 a +170 102 L NDiafragma para gases 200 -30 a +200 2.5 102 G NGiratorio de gas 100 -40 a +150 103 G N

4 Turbina 3500 -268 a +530 104 L G NPelton 3500 -225 a +530 104 L G NMedidor mecnico 600 -25 a +200 104 L G NTurbina de insercin 70 -50 a +430 104 L G N

5 Vrtex 260 -200 a +430 2 104 L G PTipo Coanda 100 -40 a +110 Sin datos L G NVrtex de insercin 70 -30 a +150 5 103 L G N

6 Electromagntico 300 -60 a +200 Sin lmites L S / PElectromagntico de insercin 20 +5 a +25 Sin datos L N

7 Doppler * -20 a +110 5 103 L STiempo de Trnsito 200 -200 a +250 5 103 L G N / P

8 Coriolis 390 -240 a +400 102 L PRotor de torsin 400 -240 a +350 104 L N

9 Anemmetro 20 -200 A + 400 Sin datos L G NDe masa trmica 300 0 a +100 Sin datos L G N

10 Trazador Sin datos Sin datos Sin lmites L G PLser * Sin datos Sin lmites L G N

S. Adecuado P. Posible N. No adecuado * Depende de la pared de la caera

CONTROL DE PROCESOS FACET UNTTEMA 3 Nota Auxiliar BCRITERIO DE SELECCIN DE CAUDALMETROSTabla IV: Restricciones impuestas por la instalacin

Grupo Tipo Orientacin Dir.Tramosaguasarriba

Tramosaguasabajo

FiltroDimetrosde caera

(mm)1 Orificio H,VU,VD,I U,B 5D/80D 2D/8D N 6 a 2600

Venturi H,VU,VD,I U 0.5D/29.5D 4D N > 6Boquilla H,VU,VD,I U 5D/80D

2 Area variable VU U 0D 0D P 2 a 600De blanco (Target) H,VU,VD,I U 6D/20D 3.5D/4.5D N 12 a 100Pitot Promediante H,VU,VD,I U,B 2D/25D 2D/4D P > 25Boquilla snica H,VU,VD,I U > 5D > 0D N 5

3 Paleta deslizante H,VU,VD,I U 0D 0D R 25 a 250Ruedas ovaladas H U 0D 0D R 4 a 400Pistn giratorio H,VU,VD,I U 0D 0D R 6 a 1000Diafragma para gases H U 0D 0D N 20 a 100Giratorio de gas H,VU,VD,I U.B 0D/10D 0D/5D R 50 a 400

4 Turbina H,VU,VD,I U,B 5D/20D 3D/10D P 5 a 600Pelton H,VU,VD,I U 5D 5D R 4 a 20Medidor mecnico H,VU,VD,I U 3D/10D 1D/5D R 12 a 1800Turbina de insercin H,VU,VD,I U,B 10D/80D 5D/10D P > 75

5 Vrtex H,VU,VD,I U 1D/40D 5D N 12 a 200Tipo Coanda H,VU,VD,I U 3D 1D N 12 a 400Vrtex de insercin H,VU,VD,I U 20D 5D N > 200

6 Electromagntico H,VU,VD,I U,B 0D/10D 0D/5D N 2 a 3000Electromagntico de insercin H,VU,VD,I U,B 25D 5D N > 100

7 Doppler H,VU,VD,I U,B 10D 5D N > 25Tiempo de Trnsito H,VU,VD,I U,B 0D/50D 2D/5D N > 4

8 Coriolis H,VU,VD,I U 0D 0D N 6 a 150Rotor de torsin H,VU,VD,I U 20D 5D N 6 a 150

9 Anemmetro H,VU,VD,I U,B 10D/40D Sin datos R > 25De masa trmica H,VU,VD,I U Sin datos Sin datos R 2 a 300

10 Trazador H,VU,VD,I U,B # # N IlimitadoLser H,VU,VD,I U,B 0D 0D P

H. Flujo horizontalVU. Flujo vertical hacia arribaVD. Flujo vertical hacia abajoI. Flujo inclinado# Longitud de mezcla

U. Flujo unidireccionalB Flujo bidireccionalR. RecomendableN. No necesarioP. Posible

CONTROL DE PROCESOS FACET UNTTEMA 3 Nota Auxiliar BCRITERIO DE SELECCIN DE CAUDALMETROSTabla V: Restricciones impuestas por las condiciones ambientales

Grupo Tipo Efecto de laTemperaturaVersin

Intrnsec.segura

Versin aprueba de

agua yexplosin

Efecto decampos elec.y radio frec.inducidos (1)

1 Orificio 4 # # 1/2Venturi 3 # # 1/2Boquilla 3 # # 1/2

2 Area variable 3 A A 1De blanco (Target) 3 NA A 3Pitot Promediante 3 # # 2Boquilla snica 3 A NA 1/2

3 Paleta deslizante 4 A A 1/3Ruedas ovaladas 4 A A 1/3Pistn giratorio 4 A A 1/3Diafragma para gases 4 A NA 1/3Giratorio de gas 4 A NA 1/3

4 Turbina 3 A A 4Pelton 3 A A 4Medidor mecnico 3 A A 1Turbina de insercin 3 A A 4

5 Vrtex 2 A A 4Tipo Coanda 2 A A 3Vrtex de insercin 1 A N 3

6 Electromagntico 1 A A 3Electromagntico de insercin 1 A N 3

7 Doppler 3/4 A A 4Tiempo de Trnsito 3/4 NA A 4

8 Coriolis 1 A A/NA 4Rotor de torsin 2 Sin datos Sin datos 4

9 Anemmetro 3 NA NA 2De masa trmica 4 A A 2

10 Trazador 1 N N 1Lser 1 NA NA 4

R. RecomendableN. No necesarioA. Disponible

NA. No disponible# Depende de la medicin(1) 1 es reducido, 5 es alto

Grupo 1Grupo 2Grupo 3Grupo 4Grupo 5Grupo 6Grupo 7Grupo 8Grupo 9Grupo 10

0.03 0.1 0.3 1.0 3.0 10.0 30.0Figura 2: Incertidumbre (% del caudal) tpicas de los distintos grupos de caudalmetros

CONTROL DE PROCESOS FACET UNTTEMA 3 Nota Auxiliar BCRITERIO DE SELECCIN DE CAUDALMETROSTabla VI: Factores de performance que inciden en la seleccin de caudalmetros

Grupo Tipo Linealidad Repetibi-lidadRangea-

bilityp concaudalmx.(1)

Par-metromed.

Tiempode resp.

1 Orificio # # 3 o 4:1 3/4 R #Venturi # # 3 o 4:1 2 R #Boquilla # # 3 o 4:1 2/3 R #

2 Area variable 1% a5% FS0.5% a1% FS 10:1 3 R Sin datos

De blanco (Target) NS NS 3:1 3 R NSPitot Promediante # 0.05% a0.2% R # 1/2 vm #Boquilla snica 0.25% 0.1% 100:1 3/4 R NS

3 Paleta deslizante 0.1% a0.3% R0.01% a0.05% R 10 a 20:1 4/5 T > 0.5 s

Ruedas ovaladas 0.25% R 0.05% a0.1% R 4 T > 0.5 sPistn giratorio 0.5% a 1% R 0.2% R 10 a 250:1 4/5 T > 0.5 sDiafragma para gases Sin datos Sin datos 100:1 2 T > 0.5 sGiratorio de gas 1% 0.2 % 25:1 2 T > 0.5 s

4 Turbina 0.15%a 1% R

0.02% a0.5% R 5 a 10:1 3 R

5 msa 25 ms

Pelton 0.25% a0.5% R0.1% a0.25% R 4 a 10:1 4 R

5 msa 25 ms

Medidor mecnico Sin datos 1% FS 10 a 280:1 3 R 50 msTurbina de insercin 0.25%

a 5% R0.1%

a 2% R 10 a 40:1 1/2 vp5 ms

a 25 ms

5 Vrtex 1% R 0.1% a1% R 4 a 40:1 3 R 0.5 s min.Tipo Coanda < 2% R NS 10 a 30:1 3 R NSVrtex de insercin 2% 0.1% R 15 a 30:1 1 vp 5 ms

6 Electromagntico 0.5%a 1% R

0.1% R a0.2% FS 10 a 100:1 1 R > 0.2 s

Electromagntico deinsercin 2.5% a 4% R 0.1% R 10:1 1 vp NS

7 Doppler Sin datos 0.2% FS 5 a 25:1 1 vm , RTiempo de Trnsito 0.1%R a1%R

0.2% Ra 1% FS 10 a 300:1 1 R

0.02 sa 120 s

8 Coriolis NS 0.1% a0.25% R 10 a 100:1 2/5 R0.1 s

a 3600 sRotor de torsin Sin datos Sin datos 10 a 20:1 3/4 R 50 ms

9 Anemmetro Sin datos 0.2% FS 10 a 40:1 2 vp Sin datosDe masa trmica 0.5% a2% FS

0.2% FSa 1% R 10 a 500:1 2 R

0.12 s a 7s

10 Trazador Sin datos Sin datos hasta1000:1 1 vm Sin datos

Lser Sin datos 0.5% R hasta2500:1 1 vp Sin datos

R CaudalT Caudal volumtricovm. Velocidad media

vp. Velocidad puntual%R Porcentaje de caudal%FS porcentaje de plena escala

NS. No especificado# Depende de la medicin de p dif.(1) 1 es baja, 5 es alta

CONTROL DE PROCESOS FACET UNTTEMA 3 Nota Auxiliar BCRITERIO DE SELECCIN DE CAUDALMETROS

Figura 3: Precios relativos de distintos caudalmetros (los nmerosindican el tamao de caera en milmetros)

Una vez descartados los dispositivos que no satisfacen los requerimientos de la aplicacin y deperformance, las alternativas restantes se las evala econmicamente teniendo en cuenta lainversin inicial, los costos de mantenimiento y operacionales, la vida til y la tasa de corte dela empresa.Al final del proceso se debera obtener una lista con los tipos de medidores y un orden depreferencias. Pero este procedimiento podra tener que repetirse si la especificacin no escompleta.No se consider hasta el momento al proveedor. En este sentido, suele ser de utilidad hablarcon tanta gente como sea posible para juntar opiniones sobre aspectos en particular. Al haberseidentificado los tipos adecuados de caudalmetros, quizs convenga obtener informacin dediferentes proveedores. Los grandes proveedores cuentan con ms soporte y mayor experiencia,pero todo esto hay que pagarlo. A veces bien vale la pena pagar un poco ms por un proveedor

CONTROL DE PROCESOS FACET UNTTEMA 3 Nota Auxiliar BCRITERIO DE SELECCIN DE CAUDALMETROSreconocido que comprar un "equivalente" ms barato. La seleccin del proveedor "correcto"quizs sea ms difcil que la seleccin de la tecnologa de medicin. Por ejemplo, tan slo enlnglaterra, hay ms de 200 proveedores de caudalmetros, incluyendo 15 de caudalmetros demasa Coriolis, 34 de caudalmetros magnticos y ms de 60 de caudalmetros a turbina.Tambin hay variaciones de diseo para cada tipo de medidor. Es importante que el usuarioprepare una especificacin tan amplia y estricta como sea posible. Uno de los mayoresproblemas que se les plantea a los proveedores es disponer de insuficientes datos de proceso,con lo que, por ejemplo, se podran recomendar materiales de construccin inadecuados oefectuar una mala eleccin de los soportes. El fabricante puede utilizar su experiencia a favordel usuario, pero siempre y cuando ste le cuente la "verdadera historia".

Tabla VI: Factores econmicos que inciden en la seleccin de caudalmetros

Grupo Tipo Costo deInstalacinCosto de

CalibracinCosto de

OperacinCosto de

Mantenim.Costo de

Repuestos1 Orificio 2/4 1 3 2 1

Venturi 4 1/4 2 3 3Boquilla 3 3 2 3 2

2 Area variable 1/3 2 2 1 1De blanco (Target) 3 3 2 3 3Pitot Promediante 2 3 2 2 2Boquilla snica 2 1 3/4 2 1

3 Paleta deslizante 3 5 4 4 5Ruedas ovaladas 3 4 4 4 5Pistn giratorio 3 3 3 3 4Diafragma para gases 3 3 1 2 2Giratorio de gas 3 4 3 3 3

4 Turbina 3 4 3 4 4Pelton 4 3 3 4 3Medidor mecnico 3 2 2 3 3Turbina de insercin 2 3 2 2 3

5 Vrtex 3 3 3 3 3Tipo Coanda 3 4 3 3 3Vrtex de insercin 2 3 2 3 3

6 Electromagntico 3 3 1 3 3Electromagntico de insercin 2 3 2 3 2

7 Doppler 1/3 1 1 3 2Tiempo de Trnsito 1/3 .3 1 3 2

8 Coriolis 3 4 4 3 3Rotor de torsin 3 3 3 3 3

9 Anemmetro 3 2 1 3 3De masa trmica 3 4 2 4 3

10 Trazador 2 4 2 4Laser 5 4 5 5

1 es bajo 5 es alto