Mesuradors de cabal: tipus i característiques

Orifici

El cabalímetre d'orifici és bàsicament una placa plana en la que es practica un orifici per el pas del fluid. És el mesurador de cabal més simple i barat. Els dos inconvenients principals d’aquest cabalímetre són que requereix llargs trams rectes de canonada sense accidents abans i després de la placa, i que provoca una important pèrdua de càrrega irrecuperable. S’utilitzen diferents tipus d’orificis en funció de quin sigui el tipus de fluid que passa per la canonada:

• Per líquids o gasos nets, no corrosius Placa amb orifici concèntric
• Per líquids amb bombolles de gas Placa amb orifici concèntric i forat de venteig
• Per gasos amb gotes de líquids Placa amb orifici concèntric i forat de drenatge
• Per gasos amb part important de líquid Placa amb orifici excèntric (inferior)
• Per líquids amb part important de gas Placa amb orifici excèntric (superior)

Tub Venturi

El tub venturi està constituït per una secció tronco-cònica convergent d’entrada, una gola o “garganta” i finalment per una altra secció tronco-cònica divergent de sortida. Aquest tipus de mesurador presenta una pèrdua de càrrega irrecuperable molt menor que l’orifici i pot ser utilitzat en fluids bruts amb sòlids en suspensió, al no tenir zones “mortes” on s’acumulen els sòlids. També requereixen llargs trams rectes de canonada abans i després de l’estretament. Les preses de pressió es realitzen a una distància d’una metitat del diàmetre de la canonada abans del principi de l’estretament i al centre de la pròpia “garganta”.

Tubera

Les tuberes tenen una secció d’entrada el·líptica o radial que evita la possibilitat de que es dipositi brutícia sobre aquest element. Al no tenir una secció divergent de sortida provoca una pèrdua de càrrega superior al tub venturi, però inferior als orificis. El seu ús més comú és en la mesura de cabals de vapor d’aigua a elevades velocitats (< 30 m/s) i també per fluids corrosius.

Placa Circular

Consisteixen en una placa circular situada al mig de la canonada. L’acceleració del fluid sobre el disc produeix un desplaçament proporcional al quadrat del cabal. El disc es muntat sobre una barra que travessa la paret de la canonada a través d’un segell flexible, el desplaçament de la barra es pot convertir en una senyal elèctrica o pneumàtica útil pel posterior control.

Ultrasons

Aquestes mesuradors es basen en la mesura del temps que tarda el so en recórrer una certa trajectòria, que pot ser en la direcció del corrent o en sentit contrari. Aquest equip tolera un percentatge de sòlid en suspensió en el líquid però no més del 1 % de bombolles en líquid.

Doppler

El principi en que es basen els mesuradors Doppler és en la projecció d’ones ultrasòniques, amb un cert angle respecte l’eix de la canonada, mitjançant un cristall emissor muntat al exterior de la canonada. Part de la energia sònica es reflexada en partícules i bombolles i torna al receptor també situat al exterior de la canonada. Com que els elements reflectors de les ones (partícules, bombolles) es mouen a la velocitat del fluid, d’acord amb el Principi Doppler es produeix un canvi de freqüència proporcional a la velocitat del fluid.

Electromagnètic

Basat en la llei de Faraday que estableix que quan un material conductor es mou dins un camp magnètic, s’indueix en ell un camp electromotriu que és proporcional a la velocitat relativa entre el conductor i el camp. Aquest mesurador està format per un carret de material no magnètic que s’insereix a la canonada i porta una sèrie de bobines que creen el camp magnètic. El líquid, com a conductor elèctric al passar a una velocitat determinada a través del camp elèctric, genera un voltatge proporcional a la velocitat.

Turbina

Aquests mesuradors s’utilitzen principalment per la mesura de líquids. Essencialment, consisteixen en un rotor amb varies pales que gira per l’acció del fluid al voltant d’un eix. Així doncs, la velocitat de gir del rotor és directament proporcional al cabal volumètric. La velocitat es mesura mitjançant sistemes elèctrics (reluctància o impedància) on a partir de la freqüència de polsos es pot calcular el cabal. Un dels principals problemes és l’error de mesura quan el cabal és molt petit.