El desafío
En la mezcla de lubricantes y fluidos especiales, el producto terminado es tan bueno como su receta, y la receta depende de dosificar cada aditivo por volumen exacto. Un mejorador del índice de viscosidad, un paquete detergente o un aditivo antidesgaste puede representar solo un pequeño porcentaje de un lote, pero un error de dosificación de incluso uno o dos por ciento puede sacar la mezcla de especificación. Cuando esto ocurre, la decisión es costosa: reprocesar el lote o desechar miles de galones de producto terminado.
Este tipo de fluidos representa un reto para la mayoría de las tecnologías de medición de caudal porque:
- La alta viscosidad tiende a mantener laminar el perfil de flujo. Un medidor vortex depende de los vórtices generados por un cuerpo romo colocado en la trayectoria del flujo, y esos vórtices solo se forman cuando el flujo es turbulento. Un fluido espeso mantiene bajo el número de Reynolds y conserva el flujo en régimen laminar, por lo que el aceite pesado a menudo nunca alcanza el régimen del que depende el medidor, dejándolo sin una señal limpia que contar.
- La alta viscosidad genera arrastre en los medidores de turbina y de rueda de paletas. Estos medidores infieren el caudal a partir de la velocidad de giro de un rotor, pero un fluido viscoso se opone a ese movimiento y el rotor queda rezagado respecto al flujo real. El medidor indica un valor inferior, y la magnitud de ese error depende de la viscosidad del fluido que lo atraviesa.
- La temperatura modifica constantemente la viscosidad para la que se configuró el medidor. El medidor incorpora una suposición sobre la viscosidad del fluido, fijada en el momento de su calibración. Como la viscosidad del aceite varía con la temperatura, el fluido real se aleja de ese punto de referencia cada vez que la línea se calienta o se enfría, y la lectura se desvía con él, de forma silenciosa y sin ninguna alarma.
- El aceite no conductor es invisible para un medidor magnético. Un caudalímetro electromagnético necesita un medio conductor para producir cualquier señal; si se hace pasar aceite por uno, no tiene nada que medir.
Por qué los medidores convencionales se quedan cortos
La mayoría de las tecnologías de caudal se basan en la velocidad: no miden el volumen directamente. En cambio, miden la rapidez con la que se mueve el fluido, ya sea mediante el voltaje que induce el flujo, la frecuencia con la que se desprenden los vórtices o la velocidad a la que gira un rotor, y luego infieren el volumen multiplicando esa velocidad por el área de la sección transversal del flujo. Cada una de esas inferencias conlleva una suposición sobre el fluido: que es conductor, que es turbulento, que su viscosidad y densidad se mantienen estables. Los aditivos viscosos rompen esas suposiciones, lo que deja a la mayoría de los medidores basados en la velocidad sin capacidad de medir de forma confiable, o de medir en absoluto.
La solución: medir el volumen directamente
Un medidor de desplazamiento positivo de engranajes ovalados no infiere nada. A medida que el líquido fluye a través del KOBOLD DON, dos engranajes ovalados mecanizados con precisión giran dentro de una cámara de medición, y cada rotación transporta un volumen fijo y conocido de líquido desde la entrada hasta la salida. Los imanes integrados en los engranajes son detectados por sensores Reed o de efecto Hall, que producen un tren de pulsos de alta resolución en el que cada pulso equivale a un volumen definido. Al contar los pulsos se obtiene el volumen desplazado real, independientemente de la conductividad, la densidad o la viscosidad del fluido.
Un ejemplo ilustrativo
Una planta de mezclado necesita dosificar un mejorador del índice de viscosidad en aceite base en un skid de lotes. El aditivo tiene aproximadamente 800 cP a la temperatura de la línea. El objetivo de dosificación es de 50 galones en cada lote de 1,250 galones, lo que representa una adición del 4% con un objetivo de tolerancia global estricto.
Se instala un DON en la línea de aditivo antes de la válvula de mezcla, y su salida de pulsos se envía a un controlador de lotes. El operador introduce 50 galones; el controlador abre la válvula de dosificación, cuenta los pulsos mientras el aditivo fluye a unos 4 GPM y cierra la válvula automáticamente al alcanzar el volumen objetivo. Como el medidor lee el volumen real con una precisión del orden de ±0.5% de la lectura, la dosificación alcanza el objetivo independientemente de los cambios en las condiciones del medio. Al añadir la opción de electrónica U-PACE, el mismo dispositivo puede informar la temperatura del aditivo junto con el caudal y comunicarse mediante IO-Link, de modo que la estación de mezcla registra un historial completo de cada dosis.
Los resultados
- Los lotes cumplen la especificación a la primera, lo que reduce el reprocesamiento y los desechos causados por desviaciones silenciosas en la dosificación y mediciones inexactas.
- La precisión se mantiene aunque cambien las condiciones, porque las mediciones volumétricas no dependen de la viscosidad, la densidad ni la conductividad.
- El registro de dosificación es auditable: totales de pulsos, conteo de lotes y temperatura (con U-PACE), enviados a la capa PLC o SCADA.
- El skid se mantiene compacto. El DON no requiere tramos rectos de tubería aguas arriba ni aguas abajo, por lo que se integra en colectores de dosificación compactos donde un tramo largo de medidor simplemente no cabría.
Aspectos destacados de las especificaciones del KOBOLD DON
| Atributo | Capacidad del DON |
|---|---|
| Principio | Desplazamiento positivo, engranajes ovalados |
| Rango de caudal | 0.13 GPH a 660 GPM en toda la serie |
| Precisión | ±0.2% a ±1% de la lectura, según el modelo y la electrónica |
| Viscosidad | Hasta 1,000 cP con rotores estándar; rotores de corte especial para hasta 30,000 cP |
| Materiales | Aluminio (combustibles, fuelóleos, líquidos lubricantes) o acero inoxidable 316L (químicos y medios agresivos) |
| Conexiones | 1/8" a 4"; roscadas (NPT) o bridadas (ASME 1"–4"), también disponibles BSP y DIN |
| Presión | Hasta 1450 PSIG en modelos más pequeños y de acero inoxidable |
| Temperatura | −4 °F a 302 °F, según las juntas y la electrónica |
| Salidas | Pulsos/frecuencia, 4–20 mA, contactos de conmutación, totalizador LCD, controlador de lotes o electrónica U-PACE con IO-Link y medición de temperatura |
| Instalación | No requiere tramos rectos de tubería |
Cómo acertar: notas de aplicación
El DON está diseñado para líquidos limpios y no abrasivos, por lo que es imprescindible un filtro aguas arriba. La malla de filtración se especifica según el tamaño del medidor para proteger los engranajes de las partículas. En medios muy viscosos, el caudal máximo se reduce según la tabla de multiplicadores publicada por KOBOLD, por lo que dimensione el medidor según la viscosidad real del aditivo a la temperatura de la línea y no según su valor nominal. Seleccione el material del cuerpo según el fluido: aluminio para aceites y combustibles, acero inoxidable 316L para aditivos químicamente agresivos.
Hable con KOBOLD
Si está dosificando, procesando por lotes o totalizando un líquido viscoso y no conductor, y su medidor actual tiene dificultades para ofrecer resultados precisos o se desvía con la temperatura, el caudalímetro de engranajes ovalados DON está diseñado precisamente para ese problema. Póngase en contacto con un ingeniero de aplicaciones de KOBOLD para dimensionar un medidor según su fluido, su rango de caudal y su arquitectura de control.
