Los medidores de caudal térmicos se utilizan en la supervisión y/o el control de procesos relacionados con la masa, como las reacciones químicas, que dependen de las masas relativas de los ingredientes que no han reaccionado. Al detectar el flujo másico de vapores y gases compresibles, la medición no se ve afectada por los cambios de presión y/o temperatura. Una de las capacidades de los medidores de flujo másico térmicos es medir con precisión caudales de gas bajos o velocidades de gas bajas (menos de 25 pies por minuto), mucho más bajos de lo que se puede detectar con cualquier otro dispositivo.
Los medidores de flujo másico térmicos están disponibles en diseños de alta presión y alta temperatura, y en materiales especiales como vidrio, Monel® y PRA. Los diseños de flujo continuo se utilizan para medir pequeños flujos de sustancias puras (la capacidad calorífica es constante si el gas es puro), mientras que los diseños de derivación y de tipo de sonda pueden detectar grandes flujos en conductos, antorchas y secadores.
Teoría de funcionamiento
Los sensores de flujo másico térmico funcionan introduciendo una cantidad conocida de calor en la corriente que fluye y midiendo el cambio de temperatura asociado, o manteniendo una sonda a una temperatura constante y midiendo la energía necesaria para ello.Los componentes de un medidor de flujo másico térmico básico incluyen dos sensores de temperatura y un calentador eléctrico entre ellos. Figura 1. El calentador puede sobresalir en la corriente de fluido (Figura 1) o puede estar fuera de la tubería (Figura 2).
En la versión de calor directo, se añade una cantidad fija de calor (q) mediante un calentador eléctrico. A medida que el fluido del proceso fluye a través de la tubería, se extrae calor y los detectores de temperatura resistivos (RTD) miden el aumento de temperatura, mientras que la cantidad de calor eléctrico introducido se mantiene constante. Normalmente, para esta medición de temperatura se utilizan RTD de tipo Pt100. Una vez que el fluido comienza a circular por el tubo de medición, el sensor de temperatura calentado se enfría por el movimiento del fluido, y la velocidad del flujo determina el grado de enfriamiento. Como resultado, la corriente eléctrica necesaria para mantener constante la diferencia de temperatura es una indicación directa del caudal másico.
El caudal másico (m) se calcula sobre la base de la diferencia de temperatura medida (T2-T1), el coeficiente del medidor (K), la tasa de calor eléctrico (q) y el calor específico del fluido (Cp), de la siguiente manera: m = Kq/(Cp(T2-T1))
FIGURA 1: CALENTADOR DE INMERSIÓN 
TUBO CALENTADO EXTERNAmente" width="1182" height="939" src="https://assets.dwyeromega.com/resources/thermal-mass-flow-working-principle-teoría y FIGURA 2: TUBO CALENTADO EXTERNAmente Tipos de caudalímetros térmicos Diseño de tubo calentado
Los caudalímetros de tubo calentado se desarrollaron para proteger el calentador y los elementos sensores de la corrosión y cualquier efecto de recubrimiento del proceso. Al montar los sensores externamente a la tubería (Figura 2), los elementos sensores responden más lentamente y la relación entre el flujo másico y las diferencias de temperatura se vuelve no lineal. Esta no linealidad se debe al hecho de que el calor introducido se distribuye por una parte de la superficie de la tubería y se transfiere al fluido del proceso a diferentes tasas a lo largo de la tubería.
La temperatura de la pared de la tubería es más alta cerca del calentador (detectada como Tw en la figura 2), mientras que, a cierta distancia, no hay diferencia entre la temperatura de la pared y la del fluido. Por lo tanto, la temperatura del fluido no calentado (Tf) puede detectarse midiendo la temperatura de la pared en este lugar más alejado del calentador. Este proceso de transferencia de calor no es lineal, y la ecuación correspondiente difiere de la anterior de la siguiente manera: m0,8 = Kq/(Cp(Tw – Tf)).
Este caudalímetro tiene dos modos de funcionamiento: uno mide el flujo másico manteniendo constante la entrada de energía eléctrica y detectando el aumento de temperatura. El otro modo mantiene constante la diferencia de temperatura y mide la cantidad de electricidad necesaria para mantenerla. Este segundo modo de funcionamiento proporciona un rango de medición mucho mayor. Diseño de tipo bypass
La versión bypass del medidor de flujo másico térmico se desarrolló para medir caudales mayores. Rango de medición
Cuando no hay flujo, los calentadores elevan la temperatura del tubo de derivación a aproximadamente 160 °F por encima de la temperatura ambiente. En esta condición, existe una distribución simétrica de la temperatura a lo largo del tubo (Figura 4). Cuando hay flujo, las moléculas de gas transportan el calor aguas abajo y el perfil de temperatura se desplaza en la dirección del flujo. Un puente de Wheatstone conectado a los terminales del sensor convierte la señal eléctrica en un caudal másico proporcional al cambio de temperatura.
El pequeño tamaño del tubo de derivación permite minimizar el consumo de energía y aumentar la velocidad de respuesta de la medición. Por otro lado, debido a su pequeño tamaño, es necesario utilizar filtros para evitar obstrucciones. Una limitación importante es la elevada caída de presión (hasta 45 psi) necesaria para desarrollar un flujo laminar. Por lo general, esto solo es aceptable para aplicaciones de gas a alta presión en las que es necesario reducir la presión en cualquier caso.
Se trata de un caudalímetro de baja precisión (2 % de la escala completa), bajo mantenimiento y bajo coste. Los paquetes de electrónica dentro de las unidades permiten la adquisición de datos, el registro de gráficos y la conexión con ordenadores. Estos dispositivos son muy populares en la industria de procesamiento de semiconductores. Las unidades modernas también están disponibles como bucles de control completos, que incluyen un controlador y una válvula de control automático.
IMÁGENE 3: EL BYPASS UTILIZA UN PEQUEÑO PORCENTAJE DEL FLUJO 
FIGURE 4: TEMPERATURE PROFILE Sondas de velocidad del aire
Los sensores de flujo másico tipo sonda se utilizan para medir los flujos de aire y son insensibles a la presencia de cantidades moderadas de polvo. Mantienen una diferencia de temperatura entre dos RTD montados en el tubo del sensor. El sensor superior mide la temperatura ambiente del gas (Figura 5) y mantiene continuamente el segundo RTD (cerca de la punta de la sonda) a 60 °F por encima de la temperatura ambiente. Cuanto mayor es la velocidad del gas, más corriente se necesita para mantener la diferencia de temperatura.
Otra versión de la sonda de velocidad es el medidor de flujo másico térmico tipo venturi, que coloca un sensor de flujo calentado en el diámetro mínimo de un elemento de flujo venturi y una sonda de compensación de temperatura aguas abajo (Figura 6). Una rejilla de entrada mezcla el flujo para uniformar la temperatura. Este diseño se utiliza tanto para la medición de gases como de líquidos (incluidas las suspensiones), con un rango de flujo que depende del tamaño del venturi. La caída de presión es relativamente baja y la precisión depende de encontrar la profundidad adecuada de inserción de la sonda.
También hay disponible una versión con interruptor de caudal que contiene dos sensores de temperatura en la punta. Uno de los sensores se calienta y la diferencia de temperatura es una medida de la velocidad. El interruptor se puede utilizar para detectar un flujo alto o bajo dentro del 5 %.
FIGURA 5: CONFIGURACIÓN DE LA SONDA 
FIGURA 6: INSERCIÓN VENTURI Cómo funcionan los anemómetros de hilo
El término «anemómetro» deriva de las palabras griegas anemos, «viento», y metron, «medida». Los anemómetros mecánicos se desarrollaron por primera vez en el siglo XV para medir la velocidad del viento.
Un anemómetro de hilo caliente consiste en un elemento de hilo fino calentado eléctricamente (0,00016 pulgadas de diámetro y 0,05 pulgadas de largo) sostenido por agujas en sus extremos (Figura 7). Se utiliza tungsteno como material del alambre debido a su resistencia y a su alto coeficiente de resistencia a la temperatura. Cuando se coloca en una corriente de gas en movimiento, el alambre se enfría; la velocidad de enfriamiento corresponde al caudal másico.
El circuito del elemento sensor calentado se controla mediante uno de dos tipos de circuitos electrónicos de estado sólido: temperatura constante o potencia constante. El sensor de temperatura constante mantiene una diferencia de temperatura constante entre un sensor calentado y un sensor de referencia; la cantidad de potencia necesaria para mantener la diferencia se mide como una indicación del caudal másico.
Los anemómetros de temperatura constante son populares debido a su respuesta de alta frecuencia, su bajo nivel de ruido electrónico, su inmunidad al agotamiento del sensor cuando el flujo de aire cae repentinamente, su compatibilidad con los sensores de película caliente y su aplicabilidad a los flujos de líquidos o gases.
Los anemómetros de potencia constante no tienen un sistema de retroalimentación. La temperatura es simplemente proporcional al caudal. Son menos populares porque su lectura de caudal cero no es estable, la respuesta de temperatura y velocidad es lenta y la compensación de temperatura es limitada.
FIGURA 7: ANEMÓMETRO DE HILO CALIENTE
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¿Qué es un anemómetro y qué mide? Introducción a la medición de la velocidad del aire