Para saber qué es el caudal másico tenemos que volver a las clases de física, recordando algunos términos. Así, podemos decir que es una medida que describe la cantidad de masa que pasa a través de un punto en un período concreto de tiempo.
Dicho de otro modo, imaginemos una tubería de agua en una fábrica. Aquí, el caudal másico es la cantidad de agua que circula por esa tubería en un segundo, un minuto u otro intervalo de tiempo.
Tipos de caudalímetros
El caudal se puede conocer gracias a instrumentos de medida como el caudalímetro. Hay de varias clases, dependiendo de lo que vayamos a medir, el tipo de tubería, la temperatura, la presión, etc.
Caudalímetro másico de presión diferencial
Esta clase de caudalímetro mide primero el caudal volumétrico empleando la ecuación de Poiseuille, de manera que en su interior tiene un disco perforado.
La ecuación dice que la caída de la presión de un fluido incompresible es proporcional a su caudal volumétrico al pasar por una obstrucción, que en este caso es el disco con su orificio.
A través de la ecuación y mediante unos sensores, más los datos del diámetro de la tubería y la viscosidad del producto, se obtiene el caudal volumétrico. Ya con este dato, y mediante sensores de presión y temperatura, conoceremos el caudal másico.
Se usan sobre todo para los líquidos, los cuales son capaces de medir de manera automática nada más encender el caudalímetro, sin tiempos de espera.
Caudalímetro másico térmico
Existen varias clases de este tipo de instrumento de medición, las cuales miden el caudal másico a través de tres métodos. En ellos emplean la capacidad térmica específica de un fluido, que no se ve afectada por los cambios en la densidad.
- Con dos sondas de temperatura miden los grados del fluido en la parte superior y en la inferior. La variación de temperatura facilita el caudal másico.
- Se calienta una resistencia a temperatura constante. El caudal másico lo da la corriente que es necesaria a la hora de mantener esa temperatura.
- Aplican corriente a una resistencia. La temperatura de la resistencia es inversamente proporcional al caudal másico. Cuanto mayor sea la temperatura disipada, más alta será esta magnitud.
Si el anterior caudalímetro se empleaba con líquidos, este ultimo se destina a los gases. Puede medir líquidos, pero su aplicación principal es la de hacer mediciones de gases a baja velocidad.
También se emplea cuando se quiere medir aire de combustión en calderas grandes de gas natural o a la hora de comprobar caudales de aire comprimido, datos que ayudan a la hora de realizar un estudio de eficiencia energética.
Caudalímetro másico de Coriolis
Hay unos cuantos diseños, pero el funcionamiento siempre es el mismo y se basa en lo que se conoce como principio de la fuerza de Coriolis.
Mediante un actuador se hacen vibrar los tubos de medición. Después se recogen dos señales, una del sensor aguas arriba y otra de aguas abajo. Si existe caudal hay un desfase en las señales.
Este desfase siempre es proporcional a la masa del tubo, a la que se suma la del fluido que transcurre por dentro de él. Así, midiendo el desfase se obtiene el caudal másico sin que sea necesario saber qué fluido estamos midiendo.
De entre los caudalímetros que hemos mencionado es el más preciso y sirve tanto para líquidos, como para gases limpios o con partículas (incluso si son corrosivas).
Se limpian de manera muy sencilla en los procesos CIP y SIP, lo que los hace los preferidos de los científicos, de la industria farmacéutica y de la agroalimentaria.
Miden nada más conectarse y nos facilitan el caudal másico, el volumétrico, la temperatura y la densidad, sin verse afectados por los cambios de temperatura o la densidad del fluido.
Caudal másico frente a caudal volumétrico: ¿cuál es la diferencia?
El caudal másico es la medida de una masa que se mueve en una unidad de tiempo. La masa no varía con los cambios de temperatura ni de presión y se expresa en kilogramos o en libras.
Por el contrario, el caudal volumétrico es el volumen de una sustancia que se mueve por unidad de tiempo y se suele expresar en metros cúbicos. En el caso de los gases, hay que tener en cuenta que el volumen cambia con la presión y la temperatura.
Conforme aumenta la temperatura el volumen del gas aumenta, pero si la presión se incrementa este disminuye, de manera que para obtener una medida exacta hay que conocer ambas magnitudes en todo momento.
¿Cuál es el más adecuado?
Esto depende de qué es lo que vayamos a medir y en qué condiciones. Por ejemplo, los caudalímetros volumétricos funcionan muy bien en el caso de los gases. Eso sí, se recomienda su uso siempre que no se requiera de una gran precisión en la medida.
La razón es que cuando se obtienen los resultados se debe hacer una compensación. Esta se lleva a cabo con los datos de temperatura y presión, lo que puede desviar un poco los números.
En contraste, los caudalímetros másicos son más fiables y ofrecen una mayor precisión, ya que sus mediciones no se alteran por los cambios de presión ni por la temperatura. Sin embargo, este tipo de mediciones están bastante limitadas con los gases.
A modo de resumen, se puede decir que, medir el caudal volumétrico puede ser mejor si tenemos flujos de gases en el interior de tuberías, mientras que si son líquidos medimos el caudal másico.
Sabemos qué es el caudal másico y qué es el caudal volumétrico, además de cómo se miden ambos y cuándo se emplean. Aún así, si te han quedado dudas, siempre puedes hablar con nosotros a través de este formulario de contacto.
