Medidores de caudal de masa

Medidores de flujo de masa térmica para gases: principio de funcionamiento y aplicaciones

1Principio de trabajo

Los medidores de flujo de masa térmica funcionan basados en principios de transferencia de calor, midiendo el flujo de gas detectando el efecto de enfriamiento del flujo de gas en un sensor calentado.

Método con diferencial de temperatura constante (CTD)

Se utilizan dos sensores de temperatura (RTD o termistores):

Sensor calentado: se mantiene a una temperatura fija por encima del flujo de gas.

Sensor de referencia: mide la temperatura del gas.

La potencia requerida para mantener la diferencia de temperatura es proporcional al caudal de masa.

Método de potencia constante

Se aplica una cantidad fija de calor al sensor.

Se mide la diferencia de temperatura entre el sensor calentado y el flujo de gas, que se correlaciona con el flujo de masa.

La ecuación fundamental que rige la medición del flujo térmico es:

Q = frac{P}{c_p cdot Delta T}

Q: Flujo de masa (kg/s)

P: Potencia de calefacción (W)

c_p: Capacidad térmica específica del gas (J/kg·K)

ΔT: Diferencia de temperatura entre sensores (K)

Dado que los medidores de caudal térmico miden el caudal de masa directamente, no requieren una compensación de presión o temperatura separada.

2Características y ventajas clave

✅ Medición directa del flujo de masa ️ No hay necesidad de una compensación PT adicional.

✅ No hay piezas móviles ️ Bajo mantenimiento, alta fiabilidad.

✅ Amplia relación de descenso (hasta 100: 1) ️ Adecuado para flujos bajos y altos.

✅ Rápido tiempo de respuesta ️ Ideal para el control de flujo dinámico.

✅ Baja caída de presión ️ Eficiencia energética para aplicaciones de gas.

✅ Compatible con la mayoría de los gases no corrosivos Incluso el aire, N2, O2, CO2, gas natural y biogás.

3Las limitaciones

Se requiere una calibración específica del gas. La precisión depende de las propiedades térmicas del gas.

No adecuado para gases sucios o húmedos Las partículas o la humedad pueden afectar el rendimiento del sensor.

️ Limitado a aplicaciones de baja/mediana presión ️ Normalmente < 50 bar.

 Sensibilidad a las fluctuaciones de temperatura  Requiere condiciones ambientales estables.

4Aplicaciones comunes

Control del aire comprimido y del gas (detección de fugas, análisis del consumo)

Medición de biogás y gas natural

Sistemas HVAC (control del flujo de aire)

Las industrias de semiconductores y químicos (monitoreo de los gases de proceso)

Pruebas ambientales y de emisiones (medida del flujo de gas en pila)

5. Señales de salida e instalación

Salidas analógicas: 4-20 mA, 0-10 V para integración con PLC/SCADA.

Comunicación digital: Modbus, HART o PROFIBUS para sistemas inteligentes.

Guías de instalación:

Evite las vibraciones de las tuberías y la turbulencia excesiva.

Asegúrese de que las tuberías funcionen en línea recta (5D aguas arriba, 3D aguas abajo para mayor precisión).

Conclusión

Los medidores de flujo térmico de masas proporcionan una medición de flujo de masas de gases de alta precisión y fiabilidad sin necesidad de correcciones de presión o temperatura.y su bajo mantenimiento los hacen ideales para usos industrialesLas mejoras futuras se centrarán en la calibración de múltiples gases y en una mayor durabilidad de los sensores para entornos adversos.