1. Diferentes principios de funcionamiento
Teoría de funcionamiento del caudalímetro electromagnético
El caudalímetro electromagnético es un caudalímetro que realiza mediciones de caudal según la ley de Faraday de inducción electromagnética. La ventaja del caudalímetro electromagnético es que la pérdida de presión es extremadamente pequeña y el rango de caudal medible es amplio.
La relación entre el caudal máximo y el mínimo suele ser superior a 40:1.
La gama de diámetros de tuberías industriales aplicables es amplia, de hasta 3 m. La señal de salida es lineal con el caudal medido y la precisión es alta.
Puede medir la conductividad ≥5μs/cm Flujo fluido de ácido, álcali, solución salina, agua, aguas residuales, líquido corrosivo y lodo, pulpa mineral, pulpa de papel, etc. Pero no puede medir el flujo de gas, vapor y agua pura.
Cuando un conductor corta las líneas de fuerza en un campo magnético, se generará un potencial eléctrico inducido en el conductor. La magnitud del potencial eléctrico inducido es proporcional a la longitud efectiva del conductor en el campo magnético y a la velocidad a la que se mueve el conductor en el campo magnético perpendicular a la dirección del campo magnético.
Del mismo modo, cuando el fluido conductor fluye en dirección vertical en el campo magnético y corta las líneas de fuerza de inducción magnética, también generará un potencial eléctrico inducido en los electrodos situados a ambos lados del tubo.
Teoría del funcionamiento de los caudalímetros de vórtice
¿Cómo se hace sonar una banda si es elástica? Fácil: cójala con las dos manos, estírela delante de la cara a unos dos centímetros de los labios y sople. Cuando la relación entre la tensión de la goma elástica y la velocidad del aire es la adecuada, la banda zumba con bastante fuerza.
Esto ocurre porque se emite una sucesión de vórtices de fluido desde los bordes de salida de un cuerpo colocado a través de una corriente (Figura 6.9). La única forma de evitarlo es aerodinamizar el cuerpo; a la inversa, el efecto vórtice puede potenciarse utilizando lo que se conoce como un “cuerpo bluff”, es decir, algo con la forma más extraña posible, como un prisma cuya sección transversal es un rectángulo o un triángulo con el vértice apuntando corriente abajo. Como indica la figura 6.9, los vórtices se emiten alternativamente desde lados opuestos de la obstrucción con una distancia b entre vórtices adyacentes. En un fluido ideal su frecuencia, v/b, será proporcional a la velocidad del fluido. Cada vórtice lleva asociado un impulso de presión, de modo que cuando la frecuencia del vórtice es igual a la frecuencia natural del obstáculo, resuena. De ahí el ruido emitido por la banda elástica, el susurro de los pinos y el arpa eolia de los griegos.
En los últimos años ha aparecido en el mercado un número considerable de caudalímetros que emplean este principio. Todos ellos consisten en una bobina de tubo que contiene una varilla en forma de farol tendida a lo largo de un diámetro y algún medio para detectar la frecuencia del vórtice.
A partir de ahí, sin embargo, cada fabricante va por libre. Todos parecen utilizar diferentes secciones transversales para el cuerpo del farol, incluyendo un círculo, rectángulos, triángulos modificados y otras formas más complicadas. También se utiliza una variedad casi increíble de detectores de frecuencia, incluidos sistemas basados en haces ultrasónicos, termistores calientes y películas calientes. En la figura 6.10 se muestran esquemáticamente dos sistemas comerciales.
2. El medio de medición es diferente:
Caudalímetro electromagnético
El caudalímetro electromagnético sólo puede medir el líquido conductor. Pero los medidores de medición bidireccional, la estabilidad son muy buenos, instalación simple y libre de mantenimiento.
Caudalímetro de vórtice
El caudalímetro de vórtice se utiliza ampliamente para medir el caudal másico y volumétrico de vapor sobrecalentado, vapor saturado, aire comprimido y gases y líquidos en general.
3. La temperatura del medio es diferente:
Caudalímetro electromagnético
Caudalímetro electromagnético es la medición de caudalímetro de líquido conductor, pero la alta temperatura no se debe utilizar caudalímetro electromagnético.
Caudalímetro de vórtice
Relativamente alta practicidad del vórtice, el gas líquido se puede medir, la temperatura en el ámbito de aplicación es también relativamente grande, puede medir de alta temperatura de líquidos y gases.
4. Ventajas y desventajas es diferente
Caudalímetro electromagnético Ventajas e inconvenientes
Ventajas del caudalímetro electromagnético
Las ventajas del caudalímetro electromagnético son las siguientes
- Estructura sensorial sencilla: El caudalímetro electromagnético consume poca energía. El medidor no tiene fragmentos móviles en el tubo de medición. Tampoco tiene piezas de ajuste que obstruyan el flujo de los fluidos que circulan por él. Además, no se pierde presión cuando el fluido fluye a través del dispositivo.
- Precisión: El caudalímetro electromagnético mide el flujo bifásico líquido-sólido en suspensión, el flujo de medios inclinados y el flujo de medios corrosivos. La precisión de estas mediciones se atribuye a la ausencia de componentes obstructivos del flujo en el interior de los tubos de medición. Los fluidos que fluyen sólo entran en contacto con el revestimiento del tubo de medición y el electrodo.
- Naturaleza volumétrica: El aparato es un dispositivo de medición volumétrica. Durante el proceso de medición, el dispositivo no se ve afectado por la densidad, viscosidad y temperatura del medio medido dentro de un rango específico de conductividad eléctrica. Una vez calibrado con agua, el aparato determina el caudal de otros líquidos conductores.
Otras ventajas son:
- Capacidad para medir el flujo inverso de líquidos que fluyen a través de él
- Adecuado para el transporte hidráulico de sólidos
- Proporciona un amplio rango lineal
- El ajuste del rango de medición tiene mejoras
Desventajas del caudalímetro electromagnético
- No apto para medir muchos fluidos: El caudalímetro electromagnético está diseñado para medir el caudal de líquido de un medio conductor. El dispositivo no puede utilizarse para medir el caudal de medios no conductores como el agua y el gas.
- Puesta en servicio e instalación complicadas: La puesta en servicio y la instalación del caudalímetro electromagnético son más complejas que las de otros caudalímetros. Los requisitos para su instalación son más rigurosos. El convertidor y el transmisor del dispositivo deben utilizarse conjuntamente y no pueden utilizarse en instrumentos diferentes. La puesta en marcha y la instalación deben realizarse siguiendo estrictamente las especificaciones del producto. Durante la instalación, hay que asegurarse de que el aparato esté libre de fuertes campos magnéticos y vibraciones. La tubería y el transmisor están en buen contacto y bien conectados a tierra durante la instalación.
- Afectado por la suciedad: cuando el medidor de brillo electromagnético se utiliza para medir líquidos viscosos con suciedad, los sedimentos y sustancias pegajosas se adhieren a los revestimientos interiores o al electrodo del tubo, provocando un cambio en el potencial de salida del transmisor que conduce a un error en la medición.
- Cambios en el tamaño del diámetro interior: El desgaste o las incrustaciones de la tubería de suministro de agua alteran el tamaño del grosor interior, lo que afecta al valor original del caudal y provoca errores de medición. Por ejemplo, si el diámetro interior del contador de 100 mm de diámetro se altera 1 mm, se produce un error adicional del 2%.
- No apto para medir fluidos con altas temperaturas: El revestimiento del flujo electromagnético del medidor se ve afectado por las altas temperaturas que pueden dar lugar a cambios en el diámetro y el flujo de los fluidos que conducen a una alternancia en las mediciones.
- No es adecuado para medir líquidos con baja velocidad.
Caudalímetro de vórtice Ventajas e inconvenientes
Los medidores de vórtice se dirigen prácticamente al mismo sector del mercado que las placas de orificio. En general, el vórtice tiene la misma precisión moderada que la placa de orificio (en circunstancias favorables puede ser más preciso), una pérdida de carga similar y una sensibilidad muy parecida a las perturbaciones del flujo aguas arriba. Como en el caso de la placa de orificio, no es necesario calibrar cada contador individualmente, ya que sus características de caudal pueden predecirse con una precisión razonable. Al igual que la placa de orificio, no tiene mecanismos giratorios que se desgasten o averíen, y puede diseñarse para funcionar tanto con gases como con líquidos, limpios o sucios.
Ahí se acaba el parecido. El medidor de vórtice supera a la placa de orificio por tener una salida lineal, una repetibilidad bastante mejor, un rango mucho más amplio (10:1 se obtiene fácilmente y, en condiciones favorables, puede superarse con creces) y una salida digital directa. Además, si se añade el coste del transductor de presión diferencial asociado al de una placa de orificio, el vórtex puede ser realmente más barato que la placa de orificio en tamaños inferiores a unos 200 mm de diámetro. Sin embargo, a medida que aumenta el tamaño, el precio del vórtice es cada vez menos competitivo. Además, como el factor K de los medidores de vórtice es inversamente proporcional a D3, la tasa de generación de impulsos de los medidores grandes es tan baja que resulta difícil calibrarlos con precisión.
Para que los medidores de vórtice ofrezcan un rendimiento óptimo, el flujo debe encontrarse en una zona turbulenta. Con un número de Reynolds inferior a 20.000 o 30.000, su precisión empieza a disminuir y por debajo de 3.000 se vuelven inservibles.