Un caudalímetro electromagnético está formado por la combinación de un transmisor y un sensor de caudal. El trabajo del sensor de caudal consiste simplemente en convertir el caudal volumétrico del líquido conductor que circula por la tubería en una señal eléctrica lineal.
El principio utilizado para la conversión se deriva de la Ley de Faraday de inducción electromagnética. Por lo tanto, el hilo electromagnético se corta a través del campo magnético para ayudar en la generación de la fuerza electromotriz. El campo magnético del sensor de caudal se deriva por excitación, que se divide en excitación de CC y excitación de CA, así como excitación de onda cuadrada de baja frecuencia.
En la actualidad, muchos caudalímetros utilizan la excitación de onda cuadrada de baja frecuencia. El transmisor incluye principalmente un circuito de excitación, un circuito amplificador, un circuito microprocesador, un filtrado de señal, un circuito D/A, un circuito de transmisión y un circuito de muestreo A/D, entre otros.
Principio aplicado
El caudalímetro electromagnético, también conocido como CEM, es un dispositivo del siglo XX. Tiene aproximadamente 50-60 años y se desarrolló con la tecnología electrónica junto con el rápido desarrollo de nuevos instrumentos de caudal utilizados para las mediciones. La excitación electromagnética del caudalímetro está diseñada según la ley de Faraday relativa a la inducción electromagnética.
Por otra parte, un medidor de flujo electromagnético se utiliza en la medición del flujo de volumen de líquido conductor, y debido a los beneficios únicos que tiene, ha sido utilizado por la mayoría de la gente en la medición de flujo en varios líquidos conductores en el proceso industrial.
Algunos ejemplos incluyen álcalis, ácidos y medios corrosivos. Por lo tanto, los caudalímetros electromagnéticos resultan muy útiles para medir varios caudales de lodos, que es un área de aplicación esencialmente única.
En cuanto a su estructura, un caudalímetro electromagnético consta de dos partes: el sensor de caudal y el convertidor. La instalación del sensor tiene lugar en la tubería del proceso industrial, y su principal objetivo es transformar el valor del caudal volumétrico del líquido que fluye de forma lineal, directamente en la tubería, y en una señal potencial inducida. De este modo, la señal se envía al convertidor a través de la línea de transmisión.
La instalación del convertidor ocurre cerca del sensor, y esto ayuda a amplificar el flujo de la señal que es enviada por el sensor, que entonces se convierte en apenas una salida eléctrica simple de la señal que es estándar y proporcional al flujo de la señal para la acumulación, el ajuste, y el control de la exhibición.
Principio básico del caudalímetro electromagnético
Estos son algunos de los principios básicos de un caudalímetro electromagnético.
Principio de medición
La Ley de Faraday relativa a la inducción electromagnética establece que cuando las líneas de fuerzas magnéticas son cortadas por un conductor en un campo magnético, se genera un potencial eléctrico inducido a ambos lados del conductor.
La regla de la mano derecha suele ser la que determina la dirección. En cuanto a la magnitud, suele ser igual a la intensidad de inducción de B en el campo magnético. Hay que tener en cuenta que el conductor es el campo magnético, y la longitud L del conductor estipulado suele ser proporcional a la velocidad U de su conductor.
Por lo tanto, si B, L, y U son perpendiculares entre sí, entonces a continuación está la ecuación:
E=BLU (3-35)
En el mismo campo magnético con una intensidad de inducción magnética de B, un tubo no magnético que tiene un diámetro interior de D se coloca perpendicularmente en la dirección del campo magnético. Cuando un flujo del líquido conductor tiene lugar en la tubería a la velocidad de flujo de U, corta la fuerza de las líneas magnéticas.
Si hay una instalación de un par de electrodos en ambos extremos de la sección de la tubería perpendicular al diámetro del campo magnético, se puede demostrar siempre que el flujo de distribución de velocidad en la tubería está en la distribución axisimétrica. También se genera una fuerza electromotriz inducida entre los 2 electrodos.
A continuación se muestra la ecuación:
E=BD (3-36)
Se puede obtener el caudal volumétrico de la tubería mediante la siguiente ecuación:
QV= πDU=(3-37)
Observando la fórmula anterior, se puede ver claramente que el caudal volumétrico QV tiene una relación lineal con la fuerza electromotriz e inducida, y el diámetro interior del tubo de medida D, que es inversamente proporcional a la inducción magnética B del campo magnético, no tiene nada que ver con el resto de parámetros físicos. Por lo tanto, ese es el principio de medición utilizado por la excitación electromagnética del caudalímetro.
Obsérvese que para que la fórmula (3-37) sea pertinente, se supone que las condiciones de medición cumplen los siguientes supuestos:
El campo magnético se distribuye de manera uniforme y constante
Distribución asimétrica de la velocidad de flujo del fluido medido
Prueba del fluido no magnético
La conductividad del líquido probado es isótropa y uniforme
Esquema del principio del caudalímetro electromagnético
Requisitos:
Electrodos
Polo magnético
Tubería
Método de excitación
Este método genera el campo magnético. Hay tres métodos de excitación que debes conocer. Son los siguientes:
Excitación DC
Se conoce como método de excitación de corriente continua y genera un campo magnético permanente, que ayuda a desarrollar un campo magnético uniforme constantemente. La ventaja de este método es que su transmisor no se ve tan afectado por la interferencia del campo electromagnético de corriente alterna. Por lo tanto, puede ignorar la influencia de la autoinductancia en el líquido.
Pero, usted puede priorizar fácilmente el uso de un campo magnético de Corriente Directa para generar iones positivos y negativos. Irónicamente, los iones negativos tienden a dirigir el polo positivo, mientras que los iones positivos dirigen el polo negativo.
Excitación CA
Este método se genera normalmente mediante corriente alterna sinusoidal. Esto significa que el campo magnético generado es alterno. Su ventaja es que alivia las perturbaciones de polarización en la superficie del electrodo.
La ecuación:
B=Bm SiN T ( .338 es)
El flujo de volumen medido incluye:
D=QV ( .340)
La frecuencia angular de la corriente de excitación = 2F; t-tiempo; f-frecuencia de potencia
Excitación de onda cuadrada de baja frecuencia
Se empezó a utilizar la excitación de onda cuadrada de baja frecuencia para evitar las ventajas y desventajas de los modos de excitación de CA y CC. Su frecuencia es 1/4 I/10 de la potencia.
Método de la forma de onda de la corriente de excitación de onda cuadrada
En sólo la mitad del periodo, el campo magnético es estable y constante sobre el campo magnético de CC. Esto tiene las características de la excitación DC, y afortunadamente la interferencia electromagnética no le afecta. Por lo tanto, la señal de onda cuadrada es una señal alterna que ayuda a superar el efecto de polarización que normalmente se obtiene de la excitación de CC.
Por lo tanto, podríamos concluir que la excitación de onda cuadrada es un método eficaz, y se ha utilizado ampliamente en los caudalímetros electromagnéticos.
Ventajas de los caudalímetros electromagnéticos
1. Evita las interferencias electromagnéticas ortogonales del campo magnético de CA
2. Alivia la interferencia de frecuencia de potencia resultante de la distribución de capacitancia
3. Supera la corriente parásita obtenida del campo magnético de CA en el fluido y la pared de la tubería
4. Elimina la polarización de excitación de CC