Ultrasonico, Coriolis, Termico

Medidor de Flujo Ultrasónico

Los medidores de flujo ultrasónicos miden la velocidad del flujo por la diferencia de velocidad del sonido al propagarse ésta en el sentido del flujo y en sentido contrario.

Los componentes básicos de un medidor ultrasónico de flujo son:

La unidad sensora compuesta por uno o más transductores piezoeléctricos tanto para la emisión como para la recepción de las ondas ultrasónicas.

La unidad electrónica, la cual realiza funciones de acondicionamiento de señales y calibración del instrumento.

El herraje, constituido por varias piezas metálicas que sirven para fijar los transductores a la tubería

Existen principalmente dos tipos de medidores de flujo ultrasónicos:

El medidor por tiempo de transito El medidor basado en el efecto Doppler.

Medidor ultrasónico de tiempo de tránsito

En este tipo de medidor se introduce una onda sónica en la trayectoria del fluido de tal forma que dicha onda viaje alternativamente en el sentido del flujo en una dirección y se refleje en el sentido contrario a la dirección del flujo.

La diferencia de tiempo de ir y venir de la onda es proporcional a la rata de flujo, debido a que la onda de sonido es frenada cuando viaja contra el flujo y acelerada cuando viaja en la dirección de éste.

Dicho de otra forma, la frecuencia de los pulsos sónicos viajando aguas abajo es mayor que la frecuencia de pulsos sónicos viajando aguas arriba, la diferencia entre las dos frecuencias es función directa de la velocidad del flujo y es independiente de la velocidad del sonido.

Las ecuaciones que definen este proceso son:

Fd=C+VL

Fu=C−VL

Dónde:

Fd = frecuencia de la onda viajando aguas abajo

Fu = frecuencia de la onda viajando aguas arriba

C = velocidad del sonido

L = distancia que recorre la onda desde un transductor al otro

Restando las dos expresiones anteriores se obtiene:

V=(Fd−Fu )L

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Se observa entonces que la velocidad es directamente proporcional a la diferencia de frecuencias ya que la velocidad del sonido se cancela.

MEDIDORES DE FLUJO MASICO

La necesidad de tener medidores de flujo más precisos en procesos de transferencia de masa, ha incentivado el desarrollo de medidores de flujo de masa. Existen dos tipos de medidores de flujo que determinan directamente el flujo másico. Estos son el Medidor Térmico y el Medidor Coriolis. Los instrumentos de medición de caudales de masa, son de gran importancia en la industria, en razón del gran número de aplicaciones requeridas por este tipo de medición entre las cuales figuran los balances de masa efectuados en un proceso complejo.

Existen dos grandes grupo de mediciones de caudal de masa, que son:

Por compensación de la medida volumétrica. Por medición directa.

La compensación de la medida volumetría, consiste en la adicion de un transmisor de densidad al medidor de caudal volumétrico existente en un proceso, y luego, aplicando la siguiente ecuación obtendremos el caudal de masa:

D=mV

m=V ×D

Tipo Coriolis

Un medidor de flujo de masa, también conocido como caudalímetro Coriolis, medidor de flujo inercial y medidor de flujo de Coriolis, es un dispositivo que mide la cantidad de líquido que fluye a través de un tubo. No mide el volumen del líquido que pasa a través del tubo, mide la cantidad de masa que fluye a través del dispositivo.

La medición del caudal volumétrico es proporcional a la tasa de flujo de masa solo cuando la densidad del fluido es constante. Si el líquido ha variado la densidad, o contiene burbujas, entonces la tasa de flujo de volumen multiplicado por la densidad no es una medida exacta de la tasa de flujo de masa.

En un medidor de flujo de masa el fluido está contenido en un tubo liso, sin partes móviles, que necesita ser limpiado y mantenido, ya que de los contrario se impediría el flujo.

Partes de un medidor de flujo Coriolis

Unidad sensora y sus componentes

Tipo Térmico

Se basan en el principio que establece que un cuerpo se calienta al pasar cerca de otro cuerpo a mayor temperatura. El sistema consiste en una manta de calentamiento aplicada en la parte exterior de la tubería que proporciona calor constante, y dos termocuplas conectadas aguas arriba y aguas debajo de dicha manta; cuando el caudal sea bajo, la transferencia de calor será más efectiva.

Estos medidores generalmente son de dos tipos: unos que miden la velocidad de perdida de calor d un cuerpo caliente debido al paso de una corriente de fluido a través de él; y otros que miden el incremento de temperatura de una corriente de fluido a medida que pasa sobre o a través de un cuerpo caliente. En ambos casos el flujo de masa se determina a partir de las propiedades físicas del fluido tales como conductividad y calor especifico, los cuales, dentro de ciertos límites, son independientes de la temperatura y presión. Si las propiedades térmicas del fluido que están siendo medidas son constantes y se conocen, la diferencia entre dos lecturas de temperatura es proporcional al flujo másico.

Medidor de flujo másico tipo térmico

El elemento de calentamiento aumenta la temperatura en uno de los RTD produciéndose una diferencia de temperatura entre los RTD, la cual es mayor a cero flujo, y disminuye a medida que el fluido pasa a través del sensor enfriando la RTD calentada. Los cambios en el flujo afectan directamente la disipación de calor y consecuentemente, la diferencia de temperatura entre los dos RTD. Esta diferencia se convierte electrónicamente en una señal de salida linealizada, proporcionando una medición del flujo másico, exacta y repetitiva. El compensador instalado en el sensor asegura que los cambios den la temperatura del medio afecten de la misma forma al elemento de calentamiento, y a los dos RTD. Esto permite mantener la exactitud del medidor, aun en presencia de fluctuaciones en la temperatura del medio.

Estos medidores deben ser calibrados para un fluido específico, debido a que el calor específico varía de acuerdo al tipo de fluido. Generalmente se utilizan para medir flujo de gas. Su exactitud es de aproximadamente + 1% de flujo.

Bibliografía

http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/INST_Flujo/medidoresflujovolumetrico/ultrasonido.html

http://www.tecnoficio.com/docs/doc20.php