Preguntas frecuentes para diseñar, instalar y dimensionar flujometros ultrasónicos

05 Noviembre 2010

 

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

 

 

Como en cualquier principio de medición de la velocidad del fluido, una reducción de la sección transversal de la tubería provoca errores en el cálculo del caudal de volumen. Por otra parte, las deposiciones pesadas de materiales en los sensores pueden causar además la atenuación de la señal de salida.

 

 

¿Cómo afecta a la medición por tiempo de tránsito de señal la presencia de gases o partículas sólidas?

 

La presencia de sólidos y gases atenúa la señal de ultrasonidos. La medición se vuelve problemática si el contenido en partículas sólidas o gases supera en 1% en volumen. A partir de un 2% en volumen, la medición por este método se vuelve imposible. Los sólidos fibrosos, habituales en alcantarillados y en instalaciones papeleras para la fabricación de pulpa, son particularmente difíciles. Las partículas finas de tipo arenoso, en cambio, no presentan tantos problemas.

 

 

¿Qué ocurre si no se tienen en cuenta los tramos de entrada y salida recomendados?

 

Si el perfil de velocidades no está completamente bien formado corriente abajo de los eventuales accesorios, puede provocar errores cuya magnitud dependerá del principio de medición y de la posición del sensor. Este efecto se da en particular con el perfil de flujo asimétrico turbulento que se forma tras un codo. Para estos casos resultan mejor los sistemas de medición multicamino que los sistemas de un solo camino.

 

 

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

 

En este caso hay que hacer adaptaciones especiales. El método de tiempo de tránsito de la señal nos proporciona la velocidad de flujo, pero además hay que medir el nivel de agua.

 

 

¿La medición por ultrasonidos depende de la velocidad del fluido?

 

No. La medición de los equipos de medición de caudales por ultrasonidos es independiente de la densidad del fluido.

 

 

¿La medición por ultrasonidos depende de la temperatura del fluido?

 

Un cambio en la temperatura del fluido provoca un cambio en la velocidad de las ondas sonoras. Los caudalímetros de ultrasonidos que funcionan según el método de tiempo de tránsito de la señal eliminan este efecto porque se compensa al medir las velocidades del fluido en el sentido de circulación y en sentido contra corriente.

 

 

¿Qué diferencias fundamentales presentan el método del tiempo de tránsito de la señal y el método del efecto Doppler?

 

El método del tiempo de tránsito de la señal se emplea para mediciones de exactitud con fluidos limpios. En este método, el contenido de burbujas de gas o de partículas sólidas en el fluido no debe superar el 1% en volumen. De hecho, este método no requiere la presencia de burbujas de gas o partículas sólidas en el fluido.

 

En cambio, el método del efecto Doppler se emplea mayoritariamente en la medición de caudales y/o la estimación de perfiles de velocidades. Este método es adecuado para fluidos con presencia de gas o partículas sólidas en contenido superior al 1% en volumen. La velocidad del fluido se determina a partir de la variación de la frecuencia entre la señal transmitida y la reflejada. Con tales fluidos pueden alcanzarse exactitudes de medición de entre 3 y 10%.

 

 

¿Dónde se emplean los sensores ultrasónicos de fijación externa?

 

Los sistemas de fijación externa son adecuados para una gran variedad de industrias en aplicaciones como las siguientes:

 

- Para instalación de un caudalímetro en una tubería sin tener que interrumpir el servicio.

- Para supervisión-medición en varias tuberías.

- En aplicaciones con fluidos muy corrosivos.

 

Antes de hacer uso de un equipo de fijación externa, es necesario conocer los parámetros siguientes para evitar que el error sea mayor del necesario:

 

- El grosor de la pared de la tubería

- El material de fabricación de la tubería

- El material de recubrimiento de la tubería y su grosor

- La velocidad del sonido en el fluido (o alternativamente: la temperatura y el tipo de fluido)

 

 

¿Qué importancia tiene un buen posicionamiento de los sensores de ultrasonidos?

 

La posición exacta de ambos sensores de ultrasonidos puede calcularse a partir de los parámetros mencionados en la pregunta anterior. Un montaje poco preciso afecta al factor de calibración y a la sensibilidad a la presencia de partículas sólidas en el fluido. Los sensores se suelen montar con rieles de instalación, abrazaderas, etc., especiales.

 

 

¿Para qué diámetros nominales es posible utilizar equipos de fijación externa?

 

El diámetro nominal más pequeño que permite la instalación de un equipo de fijación externa en el estado actual de la técnica es de DN 20 (3/4").

 

 

¿Cuál es la influencia del perfil de velocidades en la medición?

 

Un perfil de velocidades bien definido es muy importante porque los caudalímetros por ultrasonidos normalmente registran la velocidad del fluido a lo largo de una simple línea recta, es decir, a lo largo del camino acústico del haz. Algunos sistemas de medición emplean dos o más caminos acústicos para reducir o compensar este efecto (Fig. abajo).

 

Fig.: Medición por ultrasonidos con sistemas de camino acústico simple (a) y doble (b)

 

 

¿Cómo influye el grosor del revestimiento a la ejecución de los sensores de fijación externa?

 

Los revestimientos gruesos atenúan las señales de ultrasonidos. Hay que tener siempre presente el tipo de revestimiento y su grosor.

 

 

¿Los sensores de ultrasonidos son sensibles a sonidos procedentes de la estructura o del fluido?

 

Los sonidos que generan las bombas o las válvulas son de frecuencias esencialmente más bajas, de modo que resulta fácil distinguir la señal de ultrasonidos del ruido espúreo.

 

 

¿Es peligrosa la exposición prolongada de las personas a los ultrasonidos?

 

Las ondas procedentes de un emisor de ultrasonidos se transmiten con mayor facilidad en el seno de un líquido que en el aire y por ello circulan por el fluido antes que hacia el exterior. Además, los emisores de ultrasonidos suelen estar contenidos en el interior de un cabezal de acero que bloquea la transmisión del sonido hacia el exterior. Por lo tanto, la intensidad de las ondas sonoras que escapan al aire es muy baja y no constituye ningún riesgo para la salud.

 

 

Fig. : Instalación y posicionamiento de sensores ultrasónicos de fijación extema con rieles de montaje. No hay necesidad de interrumpir el servicio.

 

 

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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