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Preguntas Frecuentes de dimensionamiento en flujometros magneticos

21 Octubre 2010

 

¿Cómo afecta la conductividad del fluido a la medición?

 

Cada fabricante especifica una conductividad mínima que depende de la tecnología y las dimensiones de cada modelo. Los cambios en la conductividad del fluido que se hallen por encima de este umbral no tienen efecto sobre la medición.

Los problemas surgen con fluidos de baja conductividad porque inducen tensiones bajas en los electrodos. Cuanto más baja es la conductividad, más difícil es distinguir entre las tensiones de medición y las tensiones originadas por ruido. El problema se presenta en el extremo inferior del campo de valores de medida. En ese punto, las señales pueden perder totalmente su significatividad, porque resulta imposible distinguir la señal del ruido.

 

 

¿Cómo afectan la temperatura, la presión y la viscosidad del fluido a la medición?

 

Sólo los materiales de fabricación del sensor y del revestimiento imponen limitaciones al rango de aplicabilidad en cuanto a presión y temperatura. Los efectos de la presión, la temperatura y la viscosidad en sí mismas en las mediciones son despreciables.

 

 

¿Cómo afectan las turbulencias y los vórtices a la medición?

 

Los caudalímetros magnéticos se ven afectados a veces por las turbulencias que se originan, por ejemplo, en las válvulas de control de flujo, las bombas o los codos de 90°. La mayoría, de caudalímetros se ven afectados por la formación de vórtices, pero los magnéticos lo asimilan mejor porque la extensión del campo magnético tiende a moderar los efectos en las tres dimensiones. Así, los tramos rectos largos corriente arriba reducen la influencia de aquellos elementos. En este punto es importante contar con el asesora-miento del fabricante, pues cada modelo requiere tramos rectos de longitudes diferentes. Es conveniente que los perfiles de velocidades en el punto de medición sean lo más simétricos posible.

 

 

¿Cómo afecta a la medición eíhecho de no observar las longitudes de los tramos de entrada y salida recomendadas?

 

En estas circunstancias se puede tener un error de medición de más del 1% o superior. Si, por el contrario, se respetan las longitudes de los tramos de entrada y salida que el fabricante recomienda, el perfil de velocidades no afecta a la medición. En cualquier caso, un perfil de velocidades distorsionado por este motivo afecta en menor grado a un caudalímetro magnético que a uno de turbina, de vórtice, por ultrasonidos o de tipo PD.

 

 

¿Qué ventajas e inconvenientes presentan los electrodos de medición capacitivos?

 

Los caudalímetros magnéticos de detección de señal con electrodos capacitivos permiten medir fluidos de muy baja conductividad. Además, se ven menos afectados por los sedimentos de materiales aislantes que se posan en la pared del tubo de medición que los dispositivos cuyos electrodos están sumergidos en el fluido.

 

Por otra parte, la señal de tensión que proporcionan estos electrodos es sensiblemente inferior. Este hecho puede provocar irregularidades en los valores medidos. Otra desventaja es que este método de medición se ve afectado por los cambios de temperatura. La exactitud de la medición con detección de señal capacitiva no es tan alta como en el caso de los sensores cuyos electrodos están, sumergidos.

 

 

¿Cómo afectan a la medición las deposiciones de materiales conductores en el interior de la tubería?

 

Las deposiciones en el interior del tubo de medición deberían evitarse en lo posible. Las deposiciones de materiales conductores tienen dos efectos que ocurren simultáneamente. El primero consiste en que las deposiciones disminuyen la sección de flujo, con lo que la velocidad del fluido aumenta y se obtiene un valor del caudal sobreestimado. En segundo lugar, los materiales conductores depositados reducen la sensibilidad de los electrodos porque originan señales de baja tensión que infravaloran el caudal real. En casos fortuitos, estos dos efectos se pueden llegar a cancelar mutuamente y dar una lectura correcta. Sin embargo, estos casos son raros y no se suelen dar.

 

En el peor de los casos, estas deposiciones de materiales conductores pueden cortocircui-tar la tensión de medición inducida a los electrodos de tierra. La solución consiste en limpiar el tubo de medición o instalar un sensor con un circuito ECC que mantenga los electrodos constantemente limpios. El circuito ECC aplica periódicamente una tensión de entre 8 y 10 voltios entre el electrodo de medición y el de referencia que ayuda al desprendimiento de los materiales conductores depositados. Sin embargo, sólo se pueden eliminar de este modo recubrimientos finos de materiales conductores. Por consiguiente, debe mantenerse un ciclo de limpieza preventivo y adecuado a cada aplicación específica.

 

 

¿Cómo afectan a la medición las deposiciones de materiales no conductores en los electrodos?

 

Los materiales no conductores (por ejemplo, grasas de productos lácteos) que se depositan en los electrodos forman una capa aislante que provoca errores de medición. Y además, como ya se ha descrito, pueden cambiar la sección de flujo del caudal. En consecuencia, la lectura del caudal puede fluctuar, dar un valor más bajo que el real o incluso caer a cero. Para evitar estos efectos, se puede aplicar alguna de estas medidas:

 

- Limpiar el tubo de medición regularmente.

- Incrementar la velocidad del fluido.

- Emplear electrodos de medición reemplazables (no necesitan interrumpir el proceso). Esta medida sólo es posible con ciertos diámetros nominales.

- Utilizar electrodos de medición de formas especiales, por ejemplo, electrodos con punta "cabeza de bala" en el caso de deposiciones de películas de aceite.

 

 

¿Cómo afecta a la medición la presencia de burbujas de gas o partículas sólidas?

 

La presencia de gases o sólidos en la superficie de los electrodos provoca diversos efectos electroquímicos. Estos efectos afectan directamente a la tensión inducida que registra el dispositivo de medición.

 

- Si unas partículas sólidas fluyen cerca de un electrodo, entre ambos pueden establecerse interacciones electroquímicas de corto alcance que distorsionen la medición.

- Las burbujas de gas en la superficie de los electrodos actúan como un aislante. Las infiltraciones de gas en el fluido provocan errores de medición que son proporcionales a la cantidad de gas contenida en el fluido. En consecuencia, es conveniente evitar las infiltraciones de gas en el fluido.

 

Cuando hay gas mezclado con el líquido, es mejor efectuar la medición en una tubería vertical. Se han obtenido buenos resultados para un caudal bifásico con caudalímetros magnéticos, siempre que el contenido en gas no supere el 5% en volumen.

 

- Las rápidas variaciones del valor de pH o de la conductividad en sustancias químicamente no homogéneas también pueden causar problemas.

 

El transmisor detecta todos estos efectos como un aumento del ruido (algunos caudalímetros magnéticos incluyen algoritmos reductores de nivel de ruido). Algunos sólidos magnéticos, por ejemplo en la industria minera, producen campos espúreos poderosos capaces de distorsionar el campo magnético hasta el punto de impedir cualquier medición. La forma y la longitud de las partículas sólidas presentes en el fluido también son factores cualitativos que pueden distorsionar el campo magnético e influir en la reproducibilidad de la medición. Para ciertas aplicaciones con fluidos problemáticos, habrá que elaborar una disolución adecuada entre el fabricante y el usuario. En estos casos es cuando resulta más importante un conocimiento detallado de la aplicación y del principio de medición.

 

 

¿Se pueden medir efectivamente caudales de líquidos con contenido sólido?

 

La teoría afirma que cualquier conductor fluido que pueda ser bombeado, puede ser medido. Puede que resulten necesarios algunos sensores especiales, pero en general se van a poder medir fluidos con partículas en suspensión, celulosa, pulpa o lodos con un grado de reproducibilidad satisfactorio. Obsérvese, sin embargo, que ello va a requerir un software especial que suprima el ruido, además de un campo magnético potente y a la vez capaz de reaccionar con rapidez cuando sea necesario. El resultado final de las mediciones en estas condiciones es una mejor relación entre las señales de interferencia (ruido) y la señal de medición como tal. Se han empleado caudalímetros magnéticos con un alto nivel de ejecución para medir los fluidos siguientes:

 

- En la industria minera: fluidos lodosos con contenidos sólidos de hasta el 75 o el 80% en peso.

 

- En la industria papelera: pulpa con fibras de diferentes longitudes, hasta contenidos sólidos de aproximadamente el 20% en volumen.

 

- En la industria de gestión de aguas: sedimentos fangosos con bajo contenido acuoso de hasta un 25% en volumen.

 

 

¿Es posible medir caudales de fluidos abrasivos?

 

Sí. En estos casos es importante seleccionar un material de revestimiento del sensor adecuado, en particular si el fluido es altamente abrasivo. Los electrodos de tipo cepillo tienden a desgastarse menos y suelen ser la primera opción en las aplicaciones de esta naturaleza.

 

 

¿Cómo afecta a la medición una tubería sólo parcialmente llena?

 

Si la tubería está vacía, los electrodos de medición no están sumergidos en el fluido y la medición no es posible. Si la tubería está parcialmente vacía pero suficientemente llena para que los electrodos de medición estén en contacto con el fluido, el error de medición será proporcional al contenido de aire. Aunque se han desarrollado modelos especiales para aplicaciones de este tipo, todavía se hallan en una fase experimental.

 

Fig: La instalación del caudalímetro magnético en un sifón invertido asegura que el tubo de medición esté siempre completamente lleno. La abertura para la limpieza (abajo) sirve para retirar los sólidos que puedan quedar acumulados en el sifón y para las operaciones regulares de limpieza.

 

 

Se han obtenido excelentes resultados instalando el sensor en una tubería vertical, puesto que en estos casos, el riesgo de que la tubería esté parcialmente vacía es relativamente bajo. Siempre es recomendable no instalar el sensor en el punto más alto de una tubería (por el riesgo de acumulación de gases) o corriente arriba de una descarga libre (porque el fluido podría ser turbulento). En tuberías en pendiente, el caudalímetro debería estar instalado en un sifón invertido para asegurarse de que el fluido siempre rellena el tubo de medición (Fig. arriba). El sensor puede estar equipado con un electrodo de detección de tubería vacía, que detecta automáticamente cuándo las tuberías están sólo parcialmente llenas y dispara una alarma.

 

 

¿Cómo afecta la "supresión de caudal residual" a la medición?

 

El propósito de la función de supresión de caudal residual es evitar que el caudalímetro registre un caudal mínimo en el extremo inferior del campo de valores de medida, provocado por ejemplo por una flucuación de una columna de fluido en un estado estacionario. Si se alcanza el punto de supresión de caudal residual, el software del transmisor elimina todas las señales de caudal (= caudal cero).

 

 

¿Cuánto mantenimiento requiere un caudalímetro magnético?

 

En términos generales, los caudalímetros magnéticos son dispositivos de bajo mantenimiento. Sin embargo, para limpiar el tubo de medición habrá que retirar deposiciones y otros restos que puedan tener influencias mecánicas. Las empresas de distribución de caudalímetros más importantes ofrecen un recalibrado del aparato o herramientas de diagnóstico adecuadas para detectar estas influencias en una etapa temprana.

 

 

¿Qué importancia tiene una buena puesta a tierra en la toma de medidas?

 

Al ser la tensión de medición muy baja, es necesario descargar por algún método efectivo y adecuado la tubería de las posibles corrientes espúreas que pudieran surgir. Ello se consigue con la ayuda de anillos de toma de tierra. Asegurar una buena puesta a tierra del fluido es, pues, imprescindible. En circunstancias normales, este requisito se satisface si la propia tubería es metálica.

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado ingeniero especializado en Control, Automatizacion e Instrumentación Industrial. Con mas 9 años de experiencia desarrollando proyectos y manteniendo sistemas de control en diversas plantas industriales. Soy director y webmaster de InstrumentacionyControl.NET y de MyAutomationClass.com. Cualquier consulta o comentario lo puedes hacer en la parte de abajo y escribiendo nuestro foro: http://instrumentacionycontrol.net/foros/.

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