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Introducción a los caudalímetros Doppler ultrasónicos


¿Qué es un caudalímetro ultrasónico Doppler?


Un caudalímetro ultrasónico (caudalímetro Doppler no intrusivo) es un caudalímetro volumétrico que requiere partículas o burbujas en el flujo. Los caudalímetros ultrasónicos son ideales para aplicaciones de aguas residuales o cualquier líquido sucio que sea conductivo o a base de agua. Los caudalímetros ultrasónicos en general no funcionan con agua destilada o agua potable. Se requerirán aireaciones en las aplicaciones de líquidos limpios. Los caudalímetros ultrasónicos también son ideales para aplicaciones en las que se requiere una baja caída de presión, compatibilidad química y bajo mantenimiento.


PRINCIPIO DE OPERACIÓN

Figura 1: Sensor de flujo Doppler ultrasónico
Figura 1:
Sensor de flujo Doppler ultrasónico.
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El principio de funcionamiento básico emplea el cambio de frecuencia (efecto Doppler) de una señal ultrasónica cuando la reflejan partículas suspendidas o burbujas de gas (discontinuidades) en movimiento. Esta técnica de medición usa el fenómeno físico de una onda de sonido que cambia de frecuencia cuando se refleja en una discontinuidad en movimiento en un líquido que está fluyendo. Las ondas ultrasónicas se transmiten a un tubo con líquidos que fluyen, y las discontinuidades reflejan la onda de ultrasonido con una frecuencia ligeramente diferente que es directamente proporcional al caudal del líquido (Figura 1). La tecnología actual exige que el líquido contenga al menos 100 partes por millón (PPM) de partículas suspendidas o burbujas de 100 micras o más.

SELECCIÓN DE CAUDALÍMETRO DOPPLER ULTRASÓNICO

Las preguntas clave que se deben contestar antes de seleccionar un caudalímetro ultrasónico o caudalímetro Doppler son:

  • ¿Tiene el líquido partículas de 100 ppm de tamaño de 100 micras?

  • ¿Necesita un monitor de mano o de proceso continuo?

  • ¿Necesita una salida analógica?

  • ¿Cuál es el caudal mínimo y máximo para el caudalímetro?

  • ¿Cuál es la temperatura de proceso mínima y máxima?

  • ¿Cuál es la presión de proceso mínima y máxima?

  • ¿Cuál es el tamaño de la tubería?

  • ¿Está siempre llena la tubería?



  • VARIACIONES DE DISEÑO

    Los caudalímetros ultrasónicos de abrazadera vienen en versiones de sensor sencillo o doble. En la versión de un sensor sencillo, los cristales de transmisión y recepción están en el mismo cuerpo del sensor, que está fijado con abrazadera en un solo punto de la superficie del tubo. Se usa un compuesto de acople para conectar ultrasónicamente el sensor al tubo. En la versión de sensor doble, el cristal de transmisión está en un cuerpo del sensor, mientras el cristal receptor está en otro. Los caudalímetros Doppler de abrazadera están sujetos a interferencia de la pared del tubo en sí, además de cualquier espacio con aire entre el sensor y la pared. Si la pared del tubo está hecha de acero inoxidable, podría conducir la señal de transmisión lo suficientemente lejos para que el eco de retorno se desplace lo suficiente para interferir con la lectura. Hay también discontinuidades acústicas incorporadas en los tubos de cobre, revestidos de concreto, revestidos de plástico y reforzados con fibra de vidrio. Estas son lo suficientemente significativas par dispersar por completo la señal transmitida, o bien para atenuar la señal de retorno. Esto disminuye drásticamente la precisión del caudalímetro (a menos de sólo ±20%), y en la mayor parte de los casos, los medidores de abrazadera no funcionarán en absoluto si el tubo está revestido.


    Tipos de caudalímetros ultrasónicos
    Caudalímetro doppler ultrasónico Caudalímetro ultrasónico con totalización
    Estos caudalímetros ultrasónicos son para aplicaciones con 100 ppm de partículas o burbujas de tamaño de 100 micras en el líquido. Son buenas para tamaños de tubo de 0.25 a 120". Estos caudalímetros se usan para aplicaciones de medición de flujo de 0.1 a 30 PPS. La serie FD-400 tiene una pantalla opcional, y opciones de salida de 4 a 20 mA, relevadores y salida de pulso de 12 V.
    Los sistemas de transmisor de caudalímetro ultrasónico serie FD-400 están diseñados para usar cuando no se pueda instalar un sensor en el proceso. Para líquidos con sólidos suspendidos o aireación, modelos estándar y mejorado. Disponible en estilo de posición fija no invasiva. El FD-400 es una solución de medición de flujo Doppler ideal. Están bien adaptados para tubos llenos de líquido que contengan al menos 100 ppm de partículas suspendidas o burbujas de gas de 100 micras o mayores que actúen como "reflectores" de sonido; son necesarias para la operación. Los usos ideales para esta tecnología incluyen: medición de flujo de drenaje de aguas residuales, lodo reactivado, lodo activado de desecho, lodo primario, suspensiones, aceites crudos, suspensiones de cal, fosfatos y material de pulpa.
    Caudalímetros Doppler ultrasónicos portátiles Caudalímetro ultrasónico portátil
    El caudalímetro ultrasónico portátil serie FD610 viene con tecnología de medición Transfase avanzada, y ofrece evaluación precisa y fiable de la velocidad de flujo en sistemas de tubo cerrado. La serie FD610 usa un transductor de abrazadera no invasivo que se ubica en el exterior de un tubo. En unos cuantos segundos el LCD grande, de 18 mm (0.7") proporciona lecturas de caudal estables en pies por segundo o en metros por segundo. Este producto funciona en tubos de metal o plástico que contengan líquidos con más de 100 ppm de sólidos suspendidos o gases ocluidos de 100 micras o más.
    Caudalímetro ultrasónico por tiempo de tránsito Caudalímetro ultrasónico para líquidos más limpios
    El FD-7000 se usa para medir el flujo de líquidos que contienen sólidos suspendidos o burbujas; los transductores están montados en un tendido recto de tubo de la misma manera que otros medidores ultrasónicos. En aplicaciones en las que no existes suficientes "reflectores" (una condición que se indica por una baja lectura en la gráfica de barras del analizador de flujo del FD-7000), los transductores se reubican en un punto en el tubo en la que habrá turbulencia hidráulica no simétrica, idealmente corriente abajo de un codo de 90 grados. El FD7000 sólo requiere 30 ppm de partículas de 25 de micras o más para poder hacer una medición.

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