Medidores ultrasónicos

Universidad del Zulia Postgrado de Ingeniería

Maestría en Ingeniería de GasTransporte de Fluidos

Ing Lilibeth C Semprún OCI 13.461.322

Medidores ultrasónicos

La técnica ultrasónica de medida del flujo de volumen es, como los medidores electromagnéticos,

un método no invasivo. No está restringido para fluidos conductores, aunque son particularmente

usados para medir fluidos corrosivos y con sedimentos.

Un cuidado particular que hay que tener es asegurar un perfil de flujo estable en mediciones ultrasónicas.

Medidores ultrasónicos

Los medidores de caudal por ultrasonidos no presentan obstrucciones al flujo, no dan lugar a pérdidas de carga, por lo que son adecuados para su instalación en grandes tuberías de suministro de agua, donde es esencial que la pérdida de carga sea pequeña.

Los transductores son incorporados en el cuerpo del medidor, sin necesidad de juntas de contacto con el fluido. No se necesita tubería en derivación ni válvulas de aislamiento, ya que todos los elementos activos pueden reemplazarse sin contacto alguno con el líquido.

Para tuberías de diámetro superiores a 400 mm ofrecen una solución competitiva.

Respecto a la precisión, los medidores de tipo magnético pueden llegar hasta un ± 0.25% del caudal real, mientras que los de tipo de ultrasonidos hasta un ± 0.5%.

Su fácil instalación reduce los costes de mantenimiento, y además la medición, sin apenas pérdida de carga, reduce los costes energéticos.

Medidores ultrasónicos

Medidores ultrasónicos por impulsos Son los más precisos y se utilizan

preferentemente con líquidos limpios, aunque algunos tipos permiten medidas de líquidos con cierto contenido de partículas y gas.

Medidores ultrasónicos por impulsos

Cada transmisor emite un pulso de sonido cada vez que el receptor correspondiente recibe el pulso previo. Como las ondas sonoras son transportadas por el fluido, el sonido se propaga más rápido en el sentido del flujo que en sentido contrario y las frecuencias de pulsación de los dos pares difieren en la cantidad

Esta configuración hace que la medida de caudal sea independiente de la velocidad del sonido y de la temperatura del flujo.

Medidor de ultrasonido por diferencia de tiempos

Dispone de uno o mas pares de transmisores-receptores de ultrasonido, colocados diametralmente opuestos, formando un ángulo (α) con el eje de la tubería

El principio de medición se basa en medir la diferencia en el tiempo que tarda en viajar una onda de ultrasonido aguas abajo, con respecto al tiempo que le toma en viajar aguas arriba

Este medidor opera con gases y líquidos, pero presenta mejor desempeño en gases

En un caso la velocidad aparente del sonido se ve aumentada por la velocidad del fluido, mientras que en el otro se ve disminuida. Esta diferencia en tiempos es proporcional a la velocidad del fluido, y está determinada por la siguiente fórmula:

V = - [(D/sen α . cos α)(tab-tba)] / (2tab.tba)

Donde:

V = Velocidad del fluido. α = Angulo de inclinación del haz de ultrasonido con

respecto al eje longitudinal de la tubería. D = Diámetro interno de la tubería. tab = Tiempo de viaje de la onda del punto a al b. tba = Tiempo de viaje de la onda del punto b al punto a.

Medidor de ultrasonido por diferencia de tiempos

Medidores ultrasónicos utilizando el efecto Doppler

Los medidores ultrasónicos de tipo Doppler utilizan el concepto de que si se deja pasar el ultrasonido en un fluido en movimiento con partículas, el sonido será reflejado de nuevo desde las partículas. La variación de frecuencia del sonido reflejado será proporcional a la velocidad de lasPartículas

En la Figura se muestra un cabezal individual transmitiendo con una frecuencia FT y un ángulo. El sonido tiene que realizar un recorrido a través del encapsulado, el adhesivo, la pared de la tubería y el fluido. En cada límite de separación el sonido es refractado. El instrumento consiste esencialmente en un emisor y receptor adosados en el exterior de la pared de la tubería

Medidores ultrasónicos tipo Doppler

En este caso, se proyectan ondas de ultrasonido a lo largo del fluido y se mide el corrimiento de frecuencia que experimenta la señal de retorno al reflejarse el sonido en partículas contenidas en el fluido. El método está limitado por la necesidad de partículas en suspensión como burbujas o partículas sólidas en la corriente líquida, pero permite medir algunos caudales de fluidos difíciles, tales como mezclas gas-líquido, fangos, entre otros. Tienen las ventajas de que no poseen partes móviles, no añaden caída de presión ni distorsionan el modelo del fluido. Opera con gases y líquidos.

Medidores ultrasónicos

Medidor de caudal ultrasónico FLOWSIC 600 en el mercado de gas natural.

Entre sus características más relevantes podemos destacar las siguientes:1.- Diseño robusto sin cableado externo al medidor.

- Unidad procesadora integrada de pequeño tamaño, con contadores volumétricos incorporados

2.- El único del mercado con haces rectos entre sensores, sin utilizar la técnica de reflexión del haz. Así se consigue minimizar la pérdida de energía al utilizar caminos más cortos

Medidores ultrasónicos

Alta precisión mejor que el 0.2%.

- Posee la rangeabilidad de medida (Qmín a Qmáx) más alta del mercado: Mejor que 100 a 1.

3- Su pequeño tamaño minimiza la influencia en el perfil del caudal evitando su ensuciamiento y mejorando la precisión del medidor

4.- Alta inmunidad al ruido producido por los reguladores de presión, debida a la técnica de haces rectos, la eficiente tecnología de diseño y la frecuencia de 205 khz de los sensores.

5.- Software Mepaflow 600 que permite realizar un diagnóstico completo del medidor en funcionamiento, dando mensajes de alarma en caso de desviaciones en medidas clave, que identifican problemas en un sensor antes de que se produzca el fallo

Medidores ultrasónicos

Montaje medidor ultrasónico, planta Carrasco – YPFB Transporte S.A.

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