Medidores Magnéticos Y De Ultrasonido

Introducción

La medida de caudal en conducciones cerradas, consiste en la determinación de la cantidad de masa o volumen que circula por la conducción por unidad de tiempo.

Los instrumentos que llevan a cabo la medida de un caudal se denominan, habitualmente, caudalímetros o medidores de caudal, constituyendo una modalidad particular los contadores, los cuales integran dispositivos adecuados para medir y justificar el volumen que ha circulado por la conducción.

Los medidores de caudal volumétrico pueden determinar el caudal de volumen de fluido de dos formas:

• Directamente, mediante dispositivos de desplazamiento positivo, o

• Indirectamente, mediante dispositivos de: presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, etc.

Puesto que la medida de caudal volumétrico en la industria se realiza, generalmente, con instrumentos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido, abordaremos en primer lugar los medidores de presión diferencial. Esta clase de medidores presenta una reducción de la sección de paso del fluido, dando lugar a que el fluido aumente su velocidad, lo que origina un aumento de su energía cinética y, por consiguiente, su presión tiende a disminuir en una proporción equivalente, de acuerdo con el principio de la conservación de la energía, creando una diferencia de presión estática entre las secciones aguas arriba y aguas abajo del medidor.

Marco Teórico

Medidor de caudal por ultrasonido:

El medidor de caudal para líquidos por ultrasonido se usa para mediciones de control o para detectar de forma rápida el caudal en una tubería, por lo que se trata de un sistema de medición transportable y de fácil instalación. El medidor de caudal para líquidos por ultrasonido trabaja según el método de diferencia en el tiempo de ejecución. El principio de medición del medidor de caudal para líquidos es muy sencillo. En una medición diagonal en un tubo se necesita menos tiempo para una medición en dirección de la corriente que en contra. Más aumenta el caudal, más tiempo se necesita para medir si la medición es contra la corriente, y menos tiempo si la medición es en dirección de esta. La diferencia entre los tiempos de flujo en dirección de la corriente, o en contra de ella, depende de forma directa de la velocidad del flujo.

El medidor de caudal para líquidos usa este efecto para determinar la velocidad del flujo y del caudal. Los transductores electro-acústicos reciben y emiten breves impulsos ultrasónicos a través del medio que fluye en la tubería. Los transductores se sitúan en dirección vertical de forma desplazada en ambos lados del tubo a medir. Los sensores no destructivos se colocan sobre el tubo y son fijados por ejemplo con una brida. En poco tiempo la pantalla le indica la velocidad del flujo. El medidor de caudal para líquidos por ultrasonido puede ser usado en tubos metálicos, de plástico y tuberías de goma.

Hay dos tipos de medidores de flujo por ultrasonidos:

• DOPPLER: Miden los cambios de frecuencia causados por el flujo del líquido. Se colocan dos sensores cada uno a un lado del flujo a medir y se envía una señal de frecuencia conocida a través del líquido. Sólidos, burbujas y discontinuidades en el líquido harán que el pulso enviado se refleje, pero como el líquido que causa la reflexión se está moviendo la frecuencia del pulso que retorna también cambia y ese cambio de frecuencia será proporcional a la velocidad del líquido.

• TRÁNSITO: Tienen transductores colocados a ambos lados del flujo. Su configuración es tal que las ondas de sonido viajan entre los dispositivos con una inclinación de 45 grados respecto a la dirección de flujo del líquido.

La velocidad de la señal que viaja entre los transductores aumenta o disminuye con la dirección de transmisión y con la velocidad del líquido que está siendo medido Tendremos dos señales que viajan por el mismo elemento, una a favor de la corriente y otra en contra de manera que las señales no llegan al mismo tiempo a los dos receptores.

Se puede hallar una relación diferencial del flujo con el tiempo transmitiendo la señal alternativamente en ambas direcciones. La medida del flujo se realiza determinando el tiempo que tardan las señales en viajar por el flujo.

Tiempo de transito:

De esta forma, dado que el pulso descendente se encuentra a favor del flujo, demorará menos tiempo en llegar al receptor inferior, comparado con el tiempo que demorará el pulso ascendente, en contra del sentido del flujo, en alcanzar el receptor superior. De esta forma, el flujómetro transmite pulsos ascendentes y descendentes en forma alternada midiendo la diferencia de tiempo en la recepción de ellos.

• La ecuación (1) permite relacionar la velocidad del medio (flujo) Vf con el ángulo de emisión del pulso θ y la diferencia de tiempo entre los pulsos ascendente y descendente; también intervienen el diámetro de la tubería dy TL es el tiempo que tardan en ser recibidos los pulsos cuando no hay flujo.

Aplicando la ley de Snell a la ecuación (1) se obtiene:

El resultado anterior muestra la característica lineal que posee la relación entre el flujo y diferencia de tiempo entre la recepción de los pulsos ascendente y descendente.

Ley de Snell

Se relaciona con el paso de una onda desde un medio a otro.

Efecto Doppler:

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