28 octubre 2012

Tecnologías para la medición del caudal (1ª PARTE)




La seguridad de las plantas industriales, la calidad del producto, la optimización del proceso y la protección medioambiental son sólo algunas razones por las que la medición de caudal se ha hecho cada vez más importante en el ámbito de la instrumentación industrial. Los medidores de caudal pueden ser únicos, con una interfaz de comunicaciones, o soluciones completas para sistemas avanzados de control de procesos.

Funcionalidades

Junto con el control automatizado de procesos y las interfaces de comunicación de avanzadas tecnologías (sistemas en bus de campo), la medición del caudal se está haciendo cada vez más importante en más y más campos de aplicación.

Las razones principales por las que se recurre a la medición de caudal incluyen:

-          Totalización, visualización y registro de información.
-          Monitorización, control y compensación.
-          Llenado (embotellado) y dosificación.

Y en particular:

-          Mediciones de caudal pulsante.
-          Mediciones de concentración para líquidos bifásicos.
-          Mediciones en línea de la viscosidad.
-          Diagnóstico avanzado, etc.

Algunos de los sectores industriales y aplicaciones auxiliares que utilizan medidores de caudal son:

-          Productos químicos y petroquímicos.
-          Petróleo (óleo y gas).
-          Abastecimiento de gas combustible.
-          Indust, farmacéutica (ciencias de la vida).
-          Producción alimentaria.
-          Cervecería.
-          Productos lácteos.
-          Sistemas de abastecimiento de agua.
-          Tratamiento de aguas residuales.
-          Centrales de energía.
-          Pulpa y papel.
-          Llenado y dosificación.
-          Construcción naval.
-          Automóvil.
-          Cemento.
-          Minería, etc.

Caudalímetros másicos Coriolis

Si una masa en movimiento se somete a oscilaciones perpendiculares a su dirección de desplazamiento, aparecen fuerzas de Coriolis que dependen del caudal másico. Un caudalímetro másico Coriolis comprende tubos de medida osciladores para conseguir precisamente ese efecto. Al pasar un fluido (=masa) a través de dichos tubos osciladores se generan fuerzas de Coriolis. Unos sensores situados en los extremos de entrada y salida registran la variación de fase que se produce en consecuencia la configuración de oscilación de tubo. El procesador analiza esta información, utilizándola para calcular el caudal másico. La frecuencia de oscilación de los propios tubos de medida constituye además una medida directa de la densidad del fluido. Unos sensores registran también la temperatura del tubo de medida a fin de compensar las influencias térmicas. Esta señal corresponde a la temperatura de proceso, que el equipo proporciona también en forma de una señal de salida.
Principales ventajas:
·         Principio de medición universal para líquidos y gases.
·         Medición directa y simultánea de caudal másico, densidad, temperatura y viscosidad (sensores de múltiples variables).
·         Principio de medición independiente de las propiedades físicas del fluido.
·         Precisión en la medición muy elevada: Típicamente +/- 0,1 % lect. Opcionalmente +/- 0,05 %.
·         Independientemente del perfil del fluido.
·         No requiere tramos rectos de entrada/salida.
Las ventajas de la medición con Caudalímetros másicos de Coriolis son evidentes por sí mismas. No sorprende, pues, el hecho de que este principio se utilice en muy diversos sectores industriales, incluyendo el de los productos farmacéuticos, productos químicos y petroquímicos, petróleo y gas natural, productos alimenticios y también en aplicaciones de Custody Transfer (facturación) en general.
Se puede medir prácticamente todo tipo de líquidos, detergentes y disolventes, combustibles, aceites vegetales, grasas animales, aceites de silicona, látex, alcohol, zumos, pasta de dientes, vinagre, kétchup, mayonesa, gases, gases licuados, etc.
Todo en uno: mediciones de múltiples variables
Los Caudalímetros Coriolis permiten medir diversas variables de proceso, todas al mismo tiempo. Esta característica abre perspectivas completamente nuevas en los ámbitos del control de procesos, aseguramiento de la calidad y de la seguridad en la planta.
Caudal másico, densidad y temperatura, las principales variables medidas, pueden utilizarse para deducir otros valores como el caudal volumétrico, el contenido en sólidos, o concentraciones y funciones de densidad complejas.

Caudalímetros electromagnéticos

Son de uso universal en la industria para diámetros nominales DN 2 a 2.400.
Principio de medición
La ley de inducción de Faraday afirma que al desplazarse un conductor en un campo magnético se genera una tensión eléctrica.
En el caso del medidor electromagnético, el conductor que se desplaza es el fluido. Dos bobinas de campo, que se encuentran una a cada lado del tubo de medida, generan un campo magnético de magnitud constante. Dos electrodos de medida, ubicados en la cara interna de la pared del tubo y dispuestos de forma que son perpendiculares a las bobinas, detectan  la tensión eléctrica inducida por el fluido que circula atravesando el campo magnético. La tensión inducida es proporcional a la velocidad de circulación y por tanto al caudal volumétrico.
El campo magnético se genera mediante una corriente continua pulsante de polaridad interna. De esta forma se asegura la estabilidad del punto cero y la insensibilidad de la medición en caso de fluido no homogéneo o multifásico o baja conductividad.
Principales ventajas
·         El principio de medición no depende prácticamente de la presión, densidad, temperatura, ni de la velocidad.
·         Permite mediciones incluso en fluidos con sólidos en suspensión (p. ej. lechadas minerales, pulpa de celulosa).
·         Disponible para rangos de diámetros nominales grandes (DN 2 a 2400).
·         Tubería con sección libre (limpieza CIP/SIP, admite conexión flexible).
·         Sin piezas móviles.
·         Gastos mínimos de mantenimiento.
·         Sin pérdidas de carga.
·         Rangos muy altos, hasta 1.000:1.
·         Alta seguridad en el funcionamiento y excelente reproducibilidad de la medición, buena estabilidad a largo del plazo.
Este procedimiento de medición se utiliza desde hace más de 50 años en todo el mundo y la popularidad de este tipo de medidores se mantiene en prácticamente todos los sectores de la industria.
Los caudalímetros electromagnéticos pueden utilizarse con cualquier líquido conductivo (> 1 microS/cm) con o sin presencia de sólidos, p. ej. agua, aguas residuales, lodos, lechada, pastas, ácidos, álcalis, zumos, pulpa y papel, productos farmacéuticos, etc.
Los caudalímetros electromagnéticos presentan suficiente robustez, incluso para ser usados en instalaciones mineras.
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