Caudalímetros Coriolis miden el caudal másico directamente, sin inferirlo a partir del caudal volumétrico y una corrección de densidad separada.
Aprovechan el efecto Coriolis: el fluido que se mueve a través de un tubo vibrante genera una fuerza que tuerce el tubo en proporción al caudal másico, lo que lo convierte en una de las tecnologías de medición de caudal más precisas disponibles, informando caudal másico, caudal volumétrico, densidad y, de forma indirecta, concentración desde un único sensor.
Uno o dos tubos se ponen en oscilación a su frecuencia natural de resonancia mediante un accionador electromagnético. Sin flujo, ambas mitades vibran en simetría.
Una vez que fluye el fluido, la masa en movimiento que entra en el tubo debe acelerarse y luego desacelerarse al salir, generando una fuerza de Coriolis que se opone al movimiento del tubo en el lado de entrada y lo refuerza en el lado de salida
de modo que la rama de salida adelanta en fase a la de entrada. Sensores de detección en cada lado miden esta diferencia de fase, que es directamente proporcional al caudal másico, independientemente de la viscosidad, la presión, la temperatura o la conductividad.
No se necesitan tablas de compensación para un valor másico verdadero, una ventaja fundamental frente a tecnologías volumétricas como un caudalímetro de placa orificio , que necesita corrección separada de densidad y presión para inferir la masa.
El mismo tubo vibrante también proporciona la densidad del fluido: su frecuencia de resonancia cambia con la masa del fluido en su interior, disminuyendo para fluidos más densos y aumentando para fluidos más ligeros. Rastrear ese desplazamiento frente a una curva calibrada de fábrica permite al transmisor informar la densidad en tiempo real.
Combinar la densidad con el caudal másico proporciona el caudal volumétrico sin un sensor adicional, y permite lecturas inferidas de concentración, como el porcentaje de sólidos en una pulpa o el contenido de alcohol en una mezcla, usando correlaciones empíricas de densidad.
Esto hace que los caudalímetros Coriolis sean atractivos para mezclas, batchs y transferencias por custodia.
Los caudalímetros Coriolis están entre las tecnologías de medición de caudal más precisas en uso industrial. La precisión típica del caudal másico va aproximadamente del 0,1% al 0,5% de la lectura dependiendo del modelo y la gama, sobre una relación de turndown que puede alcanzar 100:1, con repetibilidad comúnmente del 0,05% al 0,1% de la lectura. Debido a que la medición es una fuerza física directa en lugar de una relación derivada, el rendimiento se ve en gran medida inafectado por las propiedades del fluido o la tubería upstream, y generalmente no se requieren tramos rectos aguas arriba o abajo, lo que simplifica la instalación en skid congestionados.
| Parámetro | Rendimiento típico de Coriolis | Notas |
|---|---|---|
| Precisión del caudal másico | 0,1% a 0,5% de la lectura | Los líquidos típicamente mejor que los gases |
| Precisión de densidad | 0,0002 a 0,002 g/cm3 | Varía con la clasificación del modelo |
| Relación de turndown | Hasta 100:1 | Amplio rango lineal frente a medidores tipo columna |
| Tramo recto requerido | No requerido | Ventaja importante de instalación |
| Tamaños de línea | DN1 a DN300+ | Los tamaños mayores añaden caída de presión y coste |
| Normas relevantes | ISO 10790, OIML R117, API MPMS Ch. 5.6 | Transferencia por custodia referencia OIML/API |
La geometría de tubo curvado o en lazo que hace medible el efecto Coriolis también añade una pérdida de presión permanente, generalmente mayor que la de un dispositivo de paso recto como una válvula de bola en posición totalmente abierta.
Los diseños de tubo recto reducen esa penalización y facilitan la limpieza en aplicaciones higiénicas, aunque históricamente sacrificaban algo de sensibilidad frente a los diseños de tubo curvado, una brecha que el procesamiento moderno de señal ha reducido. El flujo vertical ascendente suele preferirse para líquidos para mantener el tubo auto-drenante.
El dimensionado equilibra la pérdida de presión frente a la relación de turndown, el mismo equilibrio que los ingenieros gestionan con un cálculo del coeficiente Cv de válvula de control .
La principal debilidad operativa de la tecnología Coriolis es la sensibilidad al gas arrastrado. Las burbujas amortiguan la vibración del tubo y pueden desacoplarse del líquido durante la oscilación, causando que el medidor subestime el caudal másico y desestabilice la lectura de densidad.
La mayoría de los transmisores incluyen ganancia de accionamiento y diagnósticos multiphásicos que señalizan exceso de contenido gaseoso, permitiendo a los operadores distinguir un problema real del proceso de una falla del instrumento.
Las aplicaciones propensas al flashing o a la cavitación requieren atención cuidadosa a la presión y la elevación de la línea para mantener el medidor en régimen líquido.
Los caudalímetros Coriolis suelen costar más inicialmente que las placas orificio o los medidores electromagnéticos de tamaño de línea equivalente.
Esa prima a menudo se compensa a lo largo de la vida útil del activo al eliminar transmisores separados de densidad y presión, suprimir tramos rectos de tubería y ampliar los intervalos de calibración, ya que no hay partes móviles que se desgasten.
Para fluidos de alto valor o transferencia por custodia, el coste total de propiedad suele favorecer a Coriolis.
Los caudalímetros Coriolis se sitúan en el extremo de alta precisión y alto coste de la familia de medidores de caudal. Los dispositivos de presión diferencial cuestan menos pero necesitan compensación de densidad y ofrecen una relación de turndown más estrecha.
Los medidores electromagnéticos tienen baja caída de presión pero solo funcionan con líquidos conductores y miden volumen, no masa. Los medidores ultrasónicos son no intrusivos pero más sensibles a la perturbación del perfil de flujo. La elección se reduce a la conductividad del fluido, la precisión requerida, la caída de presión y el presupuesto.
En un CMMS, los caudalímetros Coriolis se registran como activos instrumentados con su propio programa de calibración, siguiendo la ganancia de accionamiento y la tendencia de densidad para detectar precozmente recubrimientos o entrada de gas.
Reserve una demostración de Fabrico para ver cómo se programan la calibración de medidores de caudal y las alarmas diagnósticas junto con la otra instrumentación de una planta.
No. Debido a que la medición se basa en una fuerza directa sobre el tubo vibrante en lugar de una presión diferencial dependiente del perfil de flujo, los caudalímetros Coriolis generalmente no necesitan los tramos rectos que las placas orificio o los medidores de turbina requieren para mantener la precisión.
Sí, pero el rendimiento suele ser menor que para líquidos porque el gas tiene una densidad de masa mucho menor, produciendo una fuerza de Coriolis menor para el mismo caudal volumétrico. Los fabricantes publican especificaciones de precisión separadas para servicio de gas.
Las burbujas amortiguan la vibración del tubo y pueden desacoplarse parcialmente del líquido durante la oscilación, provocando una subestimación del caudal másico y una señal de densidad inestable. Los diagnósticos de ganancia de accionamiento lo marcan como una alerta de calidad de datos en lugar de una lectura válida de bajo caudal.
Para fluidos de alto valor, transferencia por custodia o aplicaciones que requieren datos de densidad y concentración, sí, ya que el coste inicial a menudo se recupera mediante la eliminación de instrumentos auxiliares y un menor mantenimiento. Para fluidos de bajo valor y presupuestos ajustados, una placa orificio puede seguir siendo más económica.
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