Ver 1ª PARTE
Caudalímetros ultrasónicos
La medición por tiempo de
tránsito diferencial con ultrasonidos puede emplearse para medir el caudal
volumétrico de cualquier líquido, independientemente de la conductividad
eléctrica. Dos tipos de sensores diferentes permiten a los usuarios obtener el caudal
de un modo eficiente, económico y flexible, en cualquier punto del proceso y en
cualquier momento.
Nadar contracorriente requiere
siempre mayor potencia y más tiempo que hacerlo, en el sentido de la corriente.
La medición de caudal por ultrasonidos se basa en este efecto elemental de la
diferencia de tiempos de tránsito de la señal.
Dos o más pares de sensores
montados sobre la tubería envían y reciben simultáneamente impulsos
ultrasónicos. Si no hay caudal, los dos sensores reciben simultáneamente la
onda ultrasónica transmitida, es decir, el tiempo de tránsito no presenta
ningún retardo. En cambio, cuando el líquido está en movimiento, las ondas
ultrasónicas no alcanzan los dos sensores al mismo tiempo. Esta “diferencia en
el tiempo de tránsito apreciada es directamente proporcional a la velocidad y,
por lo tanto, al caudal volumétrico.
Principales ventajas
- Si el fluido es homogéneo, la medida no depende de la presión, la temperatura, la conductividad, ni la viscosidad.
- Apto para una amplia gama de diámetros nominales (DN 15 a 4000).
- Sensores “clamp-on” previstos para montaje sin interrupciones de proceso. Permiten medir fluidos agresivos sin problemas (incluso a altas presiones).
- Sensores en línea. Destinados a una precisión garantizada en la medición. Su diseño es robusto (completamente soldado) para instalación directa en tramo de tubería.
- No se estrecha el paso de la tubería, ni se producen pérdidas de carga.
- Sin piezas móviles. Gastos mínimos de mantenimiento.
- Vida útil elevada (sin abrasión o corrosión provocadas por el líquido).
Sensores “clamp-on”
La principal característica de
los sensores “clamp-on” es que pueden ser instalados en el exterior de tuberías
existentes en cualquier momento. Por este motivo, resultan ideales para
aplicaciones en industrias diversas que pueden ir desde el sector del
tratamiento de aguas hasta la ingeniería de procesos industriales.
- Aptos para diámetros de tuberías de hasta 4.000 mm.
- Adecuados para todos los materiales empleados en sistemas de tuberías: plástico, acero, hierro fundido y componentes, con o sin revestimientos.
- Ideales para montaje sin interrupciones del proceso.
Sensores en línea
Una precisión garantizada y
trazable es un requisito indispensable en muchas aplicaciones, y en estos casos
se aprovechan todas las ventajas de los sensores en línea; especialmente en las
industrias química y petroquímica, y asimismo en la industria del agua. Estos
sensores, que han sido calibrados en los bancos de calibración de nuestra
empresa con la tecnología más avanzada se instalan directamente en la tubería.
- Aptos para diámetros de tuberías de hasta 2.000 mm.
- La tubería no queda obstruida, no se producen pérdidas de carga.
- Corto requisito de tramos rectos de entrada.
Caudalímetros Vortex
El principio de medición de los
caudalímetros Vortex se basan en el hecho de que los vórtices se forman
corriente aguas debajo de un obstáculo, en el sentido de la corriente, p. ej.,
tras el pilar de un puente. Este fenómeno se conoce usualmente con el nombre de
vórtices de Kármán.
Cuando un líquido fluye por el
tubo de medida en el que se encuentra un cuerpo de interferencia, los vórtices
se forman sucesivamente una vez a un lado y luego al otro a continuación de
dicho cuerpo. La frecuencia de los vórtices que se esparcen a cada lado del
cuerpo de interferencia es directamente proporcional a la velocidad de
circulación media y, por consiguiente, al caudal volumétrico. A medida que se
esparcen corriente abajo, cada uno de estos vórtices alternantes crea localmente
una zona de baja presión en el tubo de medida. Ésta se detecta mediante un
sensor capacitivo, que emite entonces una señal primaria, lineal y digitalizada
al procesador electrónico.
Esta señal de medición no sufre
desviaciones, por lo que los caudalímetros Vortex no requieren recalibración
durante toda su vida útil.
Principales ventajas
- Uso universal para medición de líquidos, gases y vapor.
- Prácticamente insensible a variaciones de presión, temperatura y viscosidad.
- Muy buena estabilidad a largo plazo (factor K permanentemente), punto cero sin desviación.
- Sin piezas móviles.
- Pérdidas de carga mínimas.
- Fácil de instalar y poner en marcha.
- Rangos elevados entre 10:1 y 30:1 en el caso de gas/vapor o de 40:1 en el caso de líquidos.
- Gama amplia de temperaturas de – 200 a + 400 ºC.
Los caudalímetros Vortex se
utilizan en múltiples sectores de la industria para medir el caudal volumétrico
de líquidos, gases y vapor. En las aplicaciones de las industrias química y
petroquímica, por ejemplo, en sistemas de generación de energía y suministro de
calos, que involucran fluidos de características muy diferentes: vapor
saturado, vapor recalentado, aire comprimido, hidrógeno, gases licuados, gases
de combustión, dióxido de carbono, agua desmineralizada, disolventes, aceites
térmicos, agua de alimentación de calderas, agua de condensación, etc.
Los caudalímetros Vortex se
utilizan habitualmente en todo tipo de industrias para medir caudales másicos
de vapor, vapor saturado y líquidos. Así, los caudalímetros Vortex modernos
como Prowirl 73 permiten algo más que la simple medición de caudales
volumétricos, y vienen completados con sensores de temperatura y conmutadores
de caudal. Además, para medir caudales másicos de gases, estos caudalímetros
disponen de una entrada digital que permite la lectura de valores e presión
externa con un alto grado de precisión vía HART, PROFIBUS o Fieldbus
FOUNDATION. Los caudalímetros Vortex ofrecen también versiones con reducción de
DN integrado, que también permite efectuar medidas a velocidades de caudal
inferiores (manteniendo la misma longitud entre bridas).
Caudalímetros másicos por dispersión térmica
Permiten la medición directa del
caudal másico de gas, incluso a presiones de proceso reducidas
Principio de medición
El principio de medición se basa
en el hecho que un fluido que pasa junto a un sensor de temperatura calentado
extrae durante su paso una cantidad conocida de calor.
En el caso del caudalímetro por
dispersión térmica, el fluido pasa junto con dos sondas de temperatura PT100.
Una de estas sondas obtiene un
valor de referencia al medir la temperatura de proceso existente. La otra sonda
consiste en un elemento calefactor, que recibe justo la cantidad de energía que
necesita para compensar el calor dispersado y mantener una diferencia de
temperatura determinada.
Cuando mayor es el caudal másico
que pasa junto al sensor de temperatura calentado, mayor es el calor disipado y
mayor es la energía que ha de aportarse al elemento para mantener dicha
diferencia de temperatura. La corriente aportada al segundo sensor constituye,
por tanto, una medición del caudal másico del gas.
Principales ventajas
- Medición/indicación directas del caudal másico de gases y líquidos, incluso a caudales y presiones de gas muy bajos.
- Rangos elevados 100:1.
- Excelente sensibilidad en el extremo inferior de la escala.
- Sin piezas móviles.
- Pérdidas de carga insignificantes.
- Bajo mantenimiento.
La medición por dispersión
térmica del caudal másico se utiliza cada vez más en la industria para diversas
aplicaciones en las que intervienen gases:
- Distribución y circulación de aire comprimido.
- Dióxido de carbono para refrigeración y fermentaciones.
- Argón en la preparación del acero.
- Instalaciones de producción de nitrógeno y oxígeno.
- Gas natural para el control de alimentación de quemadores y calderas.
- Procesos de aireación y biogases en instalaciones de tratamiento de aguas residuales.
Medidores de caudal por presión diferencial
Son de aplicación universal para
líquidos, gases y vapor hasta 420 bar y 1.000 ºC.
Principio de funcionamiento
Un elemento primario (placa
orificio, tubuladora, tubo Venturi o tubo Pitot) genera una diferencia de
presión en el interior de la tubería, que constituye una medida directa del
caudal másico o volumétrico. Dos capilares proporcionan al transmisor la
presión diferencial que el transmisor convierte en señal de salida.
Las placas orificio, las
tubuladoras y los tubos Venturi constituyen un estrechamiento circular de la
sección transversal de la tubería, creándose en consecuencia una diferencia de
presión.
La carga estática disminuye con
un aumento en la velocidad de circulación. La diferencia de presión que existe
entre dos puntos a ambos lados del estrechamiento, corriente aguas abajo y
corriente aguas arriba, constituye directamente una medición del caudal.
Los tubos Pitot comprenden varios
orificios de toma de presión para medir la presión diferencial total en el
extremo anterior y la presión estática en el extremo posterior. La diferencia
de presión correspondiente es proporcional al caudal.
Principales ventajas
- Medición tradicional normalizada a nivel mundial con elevada aceptación.
- Apropiado para líquidos, gases y vapor.
- Para condiciones de proceso extremas de hasta 420 bar y 1000 ºC.
- Elementos primarios robustos: completamente mecánicos, sin piezas móviles.
- El transmisor puede cambiarse en cualquier momento sin tener que interrumpir el proceso (p. ej., para el mantenimiento o por modernización).
- Apto para una amplia gama de tamaños de tubería (DN 10 a 4000. Tubos Pitot; opcionalmente hasta diámetros de 12 metros.
- Tubos Pitot fácilmente recambiables.
Los medidores de caudal por
presión diferencial pueden utilizarse ampliamente para la medición del caudal
de líquidos, gases y vapor.
Bibliografía:
Medición de caudal para líquidos,
gases y vapor. Endress + Hauser
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