Los caudalímetros másicos térmicos , también conocidos como caudalímetros másicos de dispersión térmica o caudalímetros másicos sumergibles, comprenden una familia de instrumentos para la medición del caudal másico total de un fluido, principalmente gases, que fluye a través de conductos cerrados. Un segundo tipo es el tipo de medidor de flujo másico térmico de tubo capilar. Muchos controladores de flujo másico (MFC) que combinan un medidor de flujo másico, electrónica y una válvula se basan en este diseño. Además, se puede construir un medidor de flujo másico térmico midiendo el diferencial de temperatura a través de un chip MEMS basado en silicio.
Ambos tipos miden el caudal másico de fluido mediante el calor convectivo desde una superficie calentada al fluido que fluye. En el caso del medidor de flujo de dispersión térmica o sumergible, el calor se transfiere a la capa límite del fluido que fluye sobre la superficie calentada. En el caso del tipo de tubo capilar, el calor se transfiere a la mayor parte del fluido que fluye a través de un pequeño tubo capilar calentado. Los principios de funcionamiento de los dos tipos son de naturaleza térmica, pero son tan sustancialmente diferentes que se requieren dos normas distintas. Además, sus aplicaciones son muy diferentes. Los medidores de flujo de dispersión térmica se usan comúnmente para aplicaciones industriales generales de flujo de gas en tuberías y conductos, mientras que los de tipo capilar se usan principalmente para flujos más pequeños de gases o líquidos limpios en tubos. Este tipo se utiliza más ampliamente para medidores de flujo másico térmico en la industria. Sin embargo, el tipo de capilar no es el tema de esta discusión.
El funcionamiento de los medidores de flujo másico de dispersión térmica se atribuye a LV King quien, en 1914, publicó su famosa Ley de King que revela cómo un alambre calentado sumergido en un flujo de fluido mide la velocidad másica en un punto del flujo. King llamó a su instrumento "anemómetro de hilo caliente". Sin embargo, no fue hasta las décadas de 1960 y 1970 que finalmente surgieron los medidores de flujo másico de dispersión térmica de grado industrial.
La razón principal por la que los medidores de flujo másico térmico son populares en aplicaciones industriales es la forma en que están diseñados y construidos. No cuentan con piezas móviles , tienen un recorrido de flujo recto casi sin obstrucciones, no requieren correcciones de temperatura o presión y conservan la precisión en una amplia gama de caudales. Los tramos de tuberías rectas se pueden reducir mediante el uso de elementos acondicionadores de flujo de placa doble y la instalación es muy sencilla con intrusiones mínimas en las tuberías.
Sin embargo, en muchas aplicaciones, las propiedades térmicas del fluido pueden depender de su composición. En tales aplicaciones, la composición variable del fluido durante el funcionamiento real puede afectar la medición del flujo térmico. Por lo tanto, es importante que el proveedor del medidor de flujo térmico conozca la composición del fluido para poder utilizar el factor de calibración adecuado para determinar el caudal con precisión. Los proveedores pueden proporcionar información de calibración adecuada para otras mezclas de gases; sin embargo, la precisión del medidor de flujo térmico depende de que la mezcla de gases real sea la misma que la mezcla de gases utilizada para fines de calibración. En otras palabras, la precisión de un medidor de flujo térmico calibrado para una mezcla de gases determinada se degradará si el gas que fluye real tiene una composición diferente. [1]