No todos los beneficios se aplican a todos los medidores ultrasónicos. Las mayores ventajas de la modernización pertenecen aabrazadera-en medidores de flujo ultrasónicos, donde los transductores se encuentran fuera de la tubería. La calidad de la medición aún depende de la condición del fluido, la construcción de la tubería, el perfil de velocidad, la ubicación del sensor y el rango de operación. Por lo tanto, la pregunta útil no es sólo cuáles son las ventajas, sino también cuándo se presentan realmente.
En qué se diferencia la medición de flujo ultrasónica de la medición de flujo mecánica
Unmedidor de flujo ultrasónicoutiliza señales acústicas para determinar la velocidad del fluido en lugar de depender de una turbina giratoria, engranaje u otro elemento mecánico en la corriente de flujo. en unmedidor de flujo ultrasónico de tiempo de tránsito-, dos transductores envían señales en sentido contrario y en sentido del flujo. La pequeña diferencia entre los tiempos de viaje aguas arriba y aguas abajo se utiliza para calcular la velocidad y luego el flujo volumétrico.
Los medidores Doppler funcionan de manera diferente. Dependen del ultrasonido reflejado por burbujas o partículas en suspensión. Esa distinción es importante porque un líquido limpio que se adapta a la medición del tiempo-de tránsito puede no proporcionar el contenido reflectante requerido por un medidor Doppler, mientras que un líquido con mucha aireación o sólidos puede debilitar una señal de tiempo-de tránsito. Un más detalladoComparación del tiempo de tránsito-frente al DopplerEs útil antes de seleccionar un principio de medición.
Los medidores ultrasónicos-con abrazadera y en línea no son lo mismo
"Ultrasónico" describe la tecnología de medición, no el método de instalación. Un medidor ultrasónico en línea pasa a formar parte de la tubería. Un medidor de abrazadera- coloca los sensores en el exterior de una tubería existente. Esta distinción evita un error común: afirmar que cada medidor ultrasónico se puede instalar sin cortar la tubería ni entrar en contacto con el fluido del proceso.
Para trabajos de modernización, los sistemas{0}}con abrazadera ofrecen la ventaja de instalación más clara. Siemens enumera la instalación sin detener la producción ni cortar la tubería, sin contacto con el medio, sin piezas móviles y sin caída de presión relacionada con la medición-entre los beneficios de suSistema de sujeción-SITRANS FS220.
1. La instalación no-invasiva puede evitar la modificación de las tuberías
En una planta en funcionamiento, agregar un medidor en línea puede implicar mucho más que el precio del instrumento. Es posible que sea necesario aislar, drenar, cortar, soldar o bridar la línea,-probar la presión y volver a ponerla en servicio. En una línea de producción o de servicios críticos, coordinar ese trabajo puede ser más difícil que seleccionar el medidor en sí.
A caudalímetro ultrasónico no-intrusivoEvita abrir la tubería porque los sensores miden a través de la pared de la tubería. Esto es especialmente útil para líneas existentes de agua-enfriada-, agua-de enfriamiento, agua-tratada y líneas de servicios industriales donde el cierre es inconveniente o se requiere una verificación temporal del flujo.
No-invasivo no significa que la instalación sea casual. La superficie de la tubería, la separación de los sensores, el acoplamiento, los datos de la tubería y la posición de montaje aún afectan la ruta acústica. La ventaja es que estas tareas a menudo se pueden completar sin crear una nueva penetración en el proceso.
2. La medición con abrazadera-no agrega obstrucción a la ruta del flujo
Algunas tecnologías de flujo introducen una restricción o un elemento móvil en el proceso. Una abrazadera-en un medidor ultrasónico no coloca nada dentro de la tubería, por lo que el punto de medición en sí no crea una obstrucción adicional ni una pérdida de presión-relacionada con la medición.
Esto puede ser importante en grandes redes de agua, circuitos HVAC, circuitos de refrigeración y sistemas de bombas, donde la pérdida de carga innecesaria acaba convirtiéndose en un coste energético. Es más preciso decir que la medición con abrazadera-no genera pérdida de presión que decir que el sistema de tuberías tiene "pérdida de presión cero", porque la tubería, las válvulas, los accesorios y el equipo de proceso aún crean sus propias pérdidas hidráulicas.
3. La ausencia de piezas móviles reduce el desgaste mecánico y el servicio de rutina
La medición ultrasónica no depende de cojinetes, rotores o engranajes para convertir el movimiento del fluido en una lectura. Esto elimina varios mecanismos de desgaste que se encuentran en los medidores mecánicos y elimina el riesgo de que un elemento de medición giratorio se ralentice debido al desgaste o la contaminación.
Para los sensores externos, existe otro beneficio práctico: los transductores no están expuestos continuamente al fluido del proceso. Esto puede reducir los requisitos de limpieza en aplicaciones donde, de otro modo, un sensor mojado vería medios corrosivos o contaminados.
Un mantenimiento bajo no significa que esté-libre de mantenimiento. Una instalación con abrazadera-aún necesita comprobaciones de la seguridad del montaje, el cableado, la condición del acoplador cuando corresponda, la configuración y la plausibilidad de las mediciones. Cuando la confianza metrológica importa, la verificación ocalibración del medidor de flujodebe ser parte del plan de medición. NISTservicios de calibración de flujo de líquidosmuestre por qué la trazabilidad y la incertidumbre son importantes más allá de una cifra de precisión de un titular.
4. La medición ultrasónica no está limitada por la conductividad eléctrica
Un medidor ultrasónico deriva la velocidad del comportamiento acústico en lugar de la conductividad eléctrica. Esto hace que los aceites, hidrocarburos, agua desionizada, mezclas de glicol y otros líquidos no-conductores sean posibles candidatos adecuados, según el medidor y las condiciones acústicas.
Esta es una diferencia importante con respecto a un medidor electromagnético, que requiere un líquido conductor. Sin embargo, no es una ventaja fluida-universal. La medición del tiempo de tránsito-aún necesita una ruta acústica utilizable. Una aireación intensa, una carga elevada de sólidos, una atenuación severa o una tubería no completamente llena pueden hacer que la medición sea inestable o imposible.
5. Los sensores-de abrazadera son atractivos para tuberías existentes y de gran-diámetro
A medida que aumenta el diámetro de la tubería, la instalación en línea puede requerir bridas más grandes, piezas de carrete, equipo de elevación, más mano de obra y una parada más prolongada. Los sensores externos evitan reemplazar una-sección de tubería de diámetro completo, lo que hace que la tecnología de abrazadera-sea atractiva en grandes tuberías existentes.
La misma flexibilidad de instalación admite diferentes formatos de instrumentos. Amedidor de flujo ultrasónico montado en la pared-conviene a un seguimiento permanente, mientras quemedidor de flujo ultrasónico portátilse puede mover entre puntos para la puesta en marcha, solución de problemas, equilibrio o verificación temporal. El medidor aún tiene que coincidir con el tamaño de la tubería, la frecuencia del sensor, el líquido, la temperatura y el rendimiento requerido.
6. La precisión puede ser sólida, pero las condiciones de instalación importan
La precisión a menudo se presenta como una simple especificación de producto. En la práctica,precisión del medidor de flujo ultrasónicoDepende tanto del instrumento como de las condiciones de medición instaladas.
Por qué los datos de las tuberías afectan la ruta acústica
Un sistema de abrazadera-calcula la distancia entre sensores y el recorrido del sonido a través de la pared de la tubería y el líquido. Si se ingresan incorrectamente el diámetro exterior, el espesor de la pared, el revestimiento, el material de la tubería o las propiedades del fluido, la ruta acústica calculada puede ser incorrecta. Endress+Hauser señala que el diámetro de la tubería, el espesor de la pared, el material, el recubrimiento y la velocidad del sonido del fluido son datos importantes para los sistemas de abrazadera-y que los revestimientos gruesos atenúan las señales ultrasónicas. EsDescripción técnica de la medición de flujo por ultrasonidosTambién explica por qué es importante el posicionamiento exacto del sensor.
Por qué son importantes el perfil de flujo y la baja velocidad
Un medidor convierte una velocidad acústica medida en una estimación de la velocidad promedio de la tubería. Los codos, válvulas parcialmente abiertas, bombas, reductores y otras perturbaciones pueden crear remolinos o un perfil de velocidad asimétrico. Si la ruta de medición no representa bien el perfil promedio, el resultado del flujo puede variar incluso cuando la electrónica esté funcionando correctamente. Es por eso que la guía directa-y la ubicación sensible del sensor siguen siendo importantes; flujoTabrazadera-notas de instalación del sensorproporcione consideraciones de instalación adicionales.
Un flujo muy bajo crea un desafío diferente. A medida que la velocidad del flujo disminuye, la diferencia de tiempo de tránsito-aguas arriba/aguas abajo se vuelve más pequeña. La compensación cero, el ruido de la señal y los efectos de la instalación pueden representar una proporción mayor de la lectura. Esta es la razón por la que nunca se debe evaluar la "alta precisión" sin verificar el flujo o la velocidad mínimos requeridos.
7. Una plataforma puede soportar mediciones permanentes, temporales y bidireccionales
Muchos sistemas ultrasónicos pueden determinar tanto la magnitud como la dirección del flujo a partir del recorrido acústico aguas arriba y aguas abajo. Esto ayuda en líneas de transferencia, sistemas de almacenamiento, redes en bucle y procesos que invierten el flujo. La capacidad bidireccional y la reducción son específicas del modelo-y deben confirmarse.
La tecnología ultrasónica también se adapta a diferentes estrategias de medición. Una planta puede instalar transmisores permanentes en servicios críticos mientras usa una unidad portátil para investigar bombas, verificar el equilibrio o comparar lecturas cuestionables en otras ubicaciones. Esa flexibilidad puede reducir la necesidad de instrumentar permanentemente cada punto de diagnóstico.
Donde los medidores de flujo ultrasónicos tienen limitaciones importantes
El mismo principio acústico que crea las ventajas también marca los límites. Un medidor de tiempo-de tránsito necesita una ruta de sonido suficientemente estable. Las burbujas dispersan la señal; altas concentraciones de sólidos pueden atenuarlo; los revestimientos gruesos o mal adheridos pueden debilitar la transmisión; la corrosión puede hacer que la geometría de la tubería sea incierta; y una tubería parcialmente llena puede romper por completo el recorrido de medición supuesto. Endress+Hauser también destaca la importancia de la construcción de las tuberías, el estado del revestimiento, la posición del sensor y la transmisión acústica al aplicar sistemas de abrazadera-.
Estas condiciones no descartan automáticamente la ecografía, pero deberían desencadenar una revisión más cuidadosa de la solicitud. Dependiendo del líquido, puede ser más apropiado un medidor Doppler o un medidor electromagnético. La respuesta cambia según la conductividad, el contenido de sólidos, el estado de la tubería, la precisión, el rango de flujo y las limitaciones de instalación.
Un escenario de selección práctico: línea de agua-de refrigeración existente
Considere una línea de agua de refrigeración-existente que no se pueda cerrar fácilmente. El tubo permanece lleno, se conoce el material y el espesor de la pared, el agua contiene poco aire arrastrado y se dispone de un tramo recto utilizable. La medición-del tiempo de tránsito-es un buen candidato porque la aplicación coincide con sus principales puntos fuertes.
Si la misma línea tuviera un revestimiento de espesor desconocido, corrosión severa, entrada frecuente de aire o velocidad extremadamente baja, se necesitaría más verificación. Esta es la forma útil de juzgar las ventajas del medidor de flujo ultrasónico: conecte cada beneficio con la condición que lo hace posible.
Medidores de flujo ultrasónicos versus electromagnéticos y de turbina
| Factor de selección | Abrazadera-en ultrasonidos | Electromagnético | Turbina |
|---|---|---|---|
| Tubería existente sin cortar | Ajuste fuerte | Generalmente requiere instalación en línea | Generalmente requiere instalación en línea |
| Piezas de medición móviles | No | No | Sí |
| Líquidos no-conductores | A menudo es posible | No | A menudo es posible |
| Líquidos con sólidos sustanciales. | Aplicación-dependiente | A menudo es adecuado si es conductor. | A menudo menos adecuado |
| Medición de campo temporal | Gran ventaja con las unidades portátiles | Limitado | Limitado |
Unmedidor electromagnéticosuele ser una buena opción para agua conductiva y aguas residuales, incluidas aplicaciones en las que los sólidos dificultan el tiempo de tránsito-el ultrasonido. Amedidor de flujo de turbinapuede seguir siendo práctico para líquidos limpios donde es aceptable un medidor mecánico en línea. Ninguna de estas tecnologías es universalmente superior; la comparación útil se basa en el proceso y las condiciones de instalación.
Qué comprobar antes de elegir un medidor de flujo ultrasónico
- Nombre del fluido y si contiene burbujas o sólidos en suspensión.
- Información sobre el diámetro exterior de la tubería, el espesor de la pared, el material y el revestimiento
- Caudal o velocidad mínima, normal y máxima
- Temperatura ambiente y del fluido
- Si la tubería permanece completamente llena
- Disponibles en tramo recto aguas arriba y aguas abajo
- Precisión requerida o incertidumbre de medición
- Preferencia de instalación permanente, portátil,{0}}con abrazadera, de inserción o en línea
- Salidas requeridas como 4-20 mA, pulso, RS485 u otras comunicaciones
- Si la medición es para monitoreo, control de procesos, verificación o facturación.
Estos detalles son más útiles para un proveedor que el diámetro de la tubería por sí solo. Dos tuberías del mismo tamaño nominal pueden requerir soluciones muy diferentes si una transporta agua fría limpia y la otra transporta líquido de proceso aireado a través de una tubería revestida y corroída.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la principal ventaja de un caudalímetro ultrasónico?
Para una línea de líquido existente, la principal ventaja suele ser la opción de medir el flujo de forma no-invasiva con sensores de abrazadera- externos. Esto puede evitar el corte de tuberías, reducir las interrupciones en la instalación y no agregar obstrucciones a la ruta del flujo.
¿Los medidores de flujo ultrasónicos causan caída de presión?
Un medidor ultrasónico de abrazadera-no agrega ningún sensor ni restricción dentro de la tubería, por lo que el sistema de medición en sí no agrega pérdida de presión. Los medidores ultrasónicos en línea deben evaluarse según el diseño de su propio tubo de flujo-.
¿Los medidores de flujo ultrasónicos son precisos cuando el flujo es bajo?
Pueden serlo, pero el flujo bajo es más exigente porque la diferencia de tiempo de tránsito medida-se vuelve más pequeña. El rendimiento de flujo bajo-especificado del medidor, la estabilidad cero, los datos de la tubería, la calidad del montaje y la velocidad mínima real deben revisarse juntos.
¿Pueden los caudalímetros ultrasónicos medir las aguas residuales?
A veces. Las aguas residuales relativamente limpias pueden ser adecuadas para la medición del tiempo-de tránsito, mientras que los líquidos que contienen suficiente material en suspensión pueden ser adecuadas para la medición Doppler. Las aguas residuales conductivas fuertemente aireadas o ricas en sólidos-pueden ser una mejor candidata para otra tecnología, como un medidor electromagnético.
¿Un medidor ultrasónico con abrazadera-necesita un tubo lleno?
Para la medición convencional del tiempo de tránsito-de tubería-cerrada, la tubería debe permanecer llena en la ubicación del sensor. Las bolsas de aire o una tubería parcialmente llena pueden interrumpir la ruta del sonido supuesta y producir lecturas inestables o no válidas.
Pensamientos finales
Las ventajas de los medidores de flujo ultrasónicos sólo se vuelven significativas cuando la aplicación admite la medición acústica. Con una tubería llena, datos de tubería conocidos, un líquido adecuado y un perfil de flujo utilizable, la tecnología ultrasónica puede proporcionar una instalación con baja-interrupción, sin obstrucción adicional del flujo, bajo desgaste mecánico y monitoreo flexible.
Antes de seleccionar un medidor, verifique el fluido, la construcción de la tubería, el rango de velocidad, la ubicación de la instalación, los requisitos de precisión y el propósito de la medición. Esa revisión de la aplicación es lo que convierte una lista de beneficios en un rendimiento confiable en el campo.
