tema 18. medición del flujo

Medidas de flujo
Las medidas de flujo son muy importantes en todos los procesos industriales.
La manera en la que la razón de flujo se cuantifica depende de si la cantidad fluido es
un sólido, líquido o gas. En el caso de sólidos, es apropiado medir la razón de flujo de
la masa, mientras que en el caso de líquidos y gases, se mide el flujo normalmente en
cuanto a razón de volumen. En unos casos, tal como medir la cantidad de
combustible usado en un cohete, es necesario medir la masa del líquido. Éstas y otras
técnicas especiales de medición de flujo están disponibles en este libro.
16.1 Flujo de masa
La medida del flujo de masa de los sólidos en los procesos
Figura 16.1 Medida del flujo de masa
industriales normalmente atañe a sólidos en forma de pequeñas partículas originados
por procesos de aplastamiento o molición. Estos materiales son conducidos por un
tipo de cinta transportadora que permite medir la masa del sólido en una longitud
dada de la cinta, que, multiplicada por su velocidad, permite calcular el flujo de masa
del sólido.
La figura 16.1 muestra un típico sistema de medición de flujo de masa. Una
célula de carga mide la masa M del material distribuido sobre una longitud l de la cinta
transportadora. Si la velocidad de la cinta es v, el flujo de masa Q viene dado por la
siguiente expresión:
Q=
M⋅v
l
El flujo de masa de un fluido viene determinado mediante la medida
simultánea del flujo de volumen y la densidad del fluido, aunque una reciente
alternativa disponible es el método de Coriolis. Debido a que la medida del flujo de
masa en fluidos no es un práctica habitual, los sistemas necesarios para ello no están
referenciados en este texto, pero sí en Medlock 1983, Furness and Heritage1986.
16.2 Razón de flujo de volumen
La razón de flujo de volumen es la forma apropiada de cuantificar el flujo de
los materiales gaseosos, líquidos o semi-líquidos (cuando partículas sólidas van
suspendidas en un medio líquido). Los materiales en estas formas son conducidos
mediante tuberías, y los instrumentos más comunes usados para medir dicho flujo de
volumen son los siguientes:
-
medidor de diferencia de presión
medidor de área variable
medidor de desplazamiento positivo
medidor de flujo de turbina
medidor de flujo electromagnético
medidor de emisión de torbellinos
medidor de ultrasonido
La consideración de estos medidores en las siguientes secciones es seguida por
discusiones del último desarrollo en relaciones cruzadas, láser Doppler y medidores
de flujo inteligentes. Los factores relevantes que regulan las opciones entre este
desconcertante gama de medidores disponibles en aplicaciones concretas son
consideradas en la sección final de este capítulo.
16.3 Medidores de diferencia de presión
Los medidores de diferencia de presión incluyen la inserción de algún
dispositivo en una tubería de fluido la cual causa una obstrucción y crea una
diferencia de presión entre ambos lados del dispositivo. Tales medidores incluyen la
placa de orificio, el tubo Venturi, la boquilla, la tubería Dall y el tubo Pilot. Cuando
se pone tal obstrucción en una tubería, la velocidad del fluido por la obstrucción
aumenta y la presión disminuye. La razón de flujo de volumen es proporcional a la
raíz cuadrada de la diferencia de presión a través de la obstrucción. La forma en que
esta diferencia de presión es medida es importante. Medir las dos presiones con
instrumentos distintos y calcular la diferencia de estas medidas no es muy satisfactorio
debido al gran error que se puede cometer cuando la diferencia de presión es pequeña,
como se explicó en el capítulo 7. El procedimiento normal es, por lo tanto, usar un
transductor de diferencia de presión de diafragma.
Todas la aplicaciones de este método de medición de flujo asumen que las
condiciones del flujo aguas arriba del dispositivo de obstrucción están en estado
estable, y una cierta mínima longitud de tramo recto de la tubería por delante del
punto de medida es necesario para asegurar esto. La mínima longitud requerida por
los distintos diámetros de las tuberías están especificadas en British Standards tables,
pero una regla útil extensamente usada en los procesos industriales es especificar una
longitud de 10 veces el diámetro de la tubería. Si las restricciones físicas impiden
utilizar esto, se pueden insertar inmediatamente delante del punto de medida unas
aspas especiales para calmar el fluido.
Los instrumentos de tipo de restricción de flujo son populares porque no
tienen partes móviles y por ello son robustos, fiables y fáciles de mantener. Un
inconveniente de este método es que la obstrucción causa una permanente pérdida de
presión en el flujo de fluido. La magnitud y de ahí la importancia de esta pérdida
depende del tipo de elemento de obstrucción usado, pero donde la pérdida de presión
es grande, es algunas veces necesaria recuperar la presión perdida mediante una bomba
auxiliar hacia delante de la línea de flujo. Esta clase de dispositivos no son
normalmente apropiados para medir el flujo de sedimentos como los golpes dentro
del tubo para medir la presión diferencial tienden a bloquearse, sin embargo el tubo
de Venturi puede ser usado para medir el flujo de disolución de sedimentos.
La figura 16.2 ilustra aproximadamente la forma en que el modelo de
Figura 16.2 Perfil del flujo a través de una placa de orificio
flujo es interrumpido cuando una placa de orificio se inserta en una tubería. El otro
dispositivo de obstrucción tiene también un efecto similar a este. Un interés
particular tiene el hecho de que la mínima área de la sección del flujo no ocurre sin la
obstrucción pero en un punto aguas debajo de allí. El conocimiento del modelo de la
variación de presión a lo largo de la tubería, que se muestra en la figura 16.3, tiene
bastante importancia en esta técnica de medición del flujo de volumen. Esto muestra
que el punto de mínima presión coincide con el punto de la mínima sección del flujo,
un poco más delante de la obstrucción. La figura 16.3 también muestra que existe un
pequeño aumento de la presión inmediatamente antes de la obstrucción. Es por tanto
importante, no sólo posicionar el instrumento de medida P2 exactamente en el punto
de mínima presión, sino medir la presión P1 en el punto aguas arriba del punto donde
la presión empieza a subir tras la obstrucción.
En ausencia de ningún mecanismo de transferencia de calor y asumiendo la
fricción del flujo de un fluido incompresible por la tubería, la razón de flujo de
volumen teórico, Q es dado por (ver Bentley (1983)):
Figura 16.3 Modelo de la variación de la presión en una tubería con una placa de
orificio
Q=
A2
A
1 −  2 A 

1
2
2(P1 − P2 )
ñ
⋅
16.1
donde A1 y P1 son la sección y la presión del fluido antes de la obstrucción, A2 y P2
son la sección y la presión del fluido en el punto de la estrechez del flujo más allá de la
obstrucción, y ρ la densidad del fluido.
La ecuación 16.1 no se aplica en la práctica por diferentes razones. Primero, la
fricción del flujo no se obtiene. Sin embargo, en el caso de flujos agitados en tuberías
lisas, la fricción es baja y puede ser englobada por una variable llamada número de
Reynolds, la cual es una función mensurable de la velocidad del flujo y de la fricción
viscosa. La otra razón para no aplicar la ecuación 16.1 es que la sección inicial del
fluido es menor que el diámetro de la tubería que lo contiene y la mínima sección del
fluido es menor que el diámetro de la obstrucción. Por lo tanto, ni A1 ni A2 pueden
ser obtenidos. Estos problemas son resueltos mediante la modificación de la fórmula
anterior a la siguiente:
Q=
C D A′2
A′
1 −  2 A′ 

1
2
⋅
2(P1 − P2 )
ñ
16.2
donde A´1 y A´2 son los diámetros de la tubería antes y en la obstrucción y CD es una
constante, conocida como coeficiente de descarga, el cual explica el número de
Reynolds y la diferencia entre la tubería y el diámetro del flujo.
Antes de que la ecuación 16.2 sea evaluada, el coeficiente de descarga debe ser
calculado. Como éste varía entre cada situación de medida, podría parecer que este
coeficiente debe ser determinado experimentalmente en cada caso. Sin embargo, con
tal de que se tengan ciertas condiciones, tablas estandarizadas pueden ser usadas para
obtener el coeficiente de descarga apropiado para cada diámetro de tubería y fluido
involucrado.
Es particularmente importante en aplicaciones de flujo métodos restrictivos
para elegir instrumentos cuyo rango de medida sea apropiado a las magnitudes de
flujo a medir. Este requerimiento se origina a causa de la relación cuadrática entre la
diferencia de presión y la razón de flujo, lo cual significa que como la diferencia de
presión disminuye, el error cometido en la medida del flujo puede llegar a ser muy
grande. Como consecuencia, la restricción de medidores es sólo satisfactoria para
mediciones de flujo entre 30% y 100% del rango del instrumento.
Placa de orificio
La placa de orificio es un disco metálico con un agujero, como
muestra la figura 16.4, insertada en la tubería que porta el flujo de fluido. Este agujero
es normalmente concéntrico con el disco. Más del 50% de los instrumentos usados en
la industria para la medida del flujo de volumen son de este tipo. El uso de este placa
de orificio está muy extendido a causa de su simplicidad, reducido coste y
disponibilidad en un gran número de tamaños. Sin embargo, la mejor exactitud
obtenida con este tipo de dispositivo de obstrucción es sólo del ±2% y la permanente
pérdida de presión causada en el flujo es muy alta, estando entre el 50% y el 90% de la
diferencia de presión (P1-P2). Otros problemas con la placa de orificio son
Figura 16.4 Placa de orificio
los cambios graduales en el coeficiente de descarga después de un periodo de tiempo
como los bordes afilados del agujero se van gastando, y una tendencia de las partículas
del fluido a adherirse en la placa y hacer que su diámetro disminuya. Este último
problema puede ser reducido usando una placa de orificio con un agujero excéntrico.
Si este agujero está cerca del fondo de la tubería, los sólidos del fluido tienden a ser
barridos, y los sólidos que se adhieren son mínimos.
Un problema muy similar surge si hay burbujas de vapor o gas en el fluido.
Éstas también tienden a adherirse detrás de la placa de orificio y distorsionar el
modelo de flujo. Esta dificultad puede ser evitada insertando la placa de orificio en un
tramo vertical de la tubería.
Boquilla de flujo
La forma de una boquilla de flujo se muestra en la figura 16.5. Esta
Figura 16.5 Boquilla de flujo
no está inclinada para partículas sólidas o burbujas de gas y no está restringida por
adherirse las partículas, por lo que, en este aspecto, es superior a la placa de orificio.
Su vida del funcionamiento útil también es mayor porque no se desgasta. Estos
factores contribuyen a dar al instrumento una mayor exactitud de medida. Sin
embargo, como la fabricación de una boquilla de flujo es más compleja que la de la
placa de orificio, es también más costosa. En términos de pérdidas permanentes de
presión es similar a la placa de orificio. Un aplicación típica de la boquilla de flujo es
la medida de flujo de vapor.
Venturi
El venturi es un tubo de precisión con una especial forma, como se muestra en
la figura 16.6. es un instrumento muy caro pero ofrece una gran exactitud y causa una
pérdida de presión de sólo 10-15% de la diferencia de presión (P1-P2). La forma interna
lisa que posee hace que no sea afectada
Figura 16.6 Venturi
por partículas sólidas o burbujas del fluido, y de hecho puede incluso hacer frente a
disolución de sedimentos. Apenas necesita mantenimiento y tiene una vida muy larga.
Tubo Dall
El tubo Dall, mostrado en la figura 16.7, consiste en dos reductores cónicos
insertados en la tubería que porta el líquido. Tiene una forma interna muy similar al
tubo de Venturi, excepto porque falta una garganta. Esta construcción es mucho más
fácil que la de Venturi (que requiere complejos mecanismos) y esto da al tubo Dall
una ventaja en coste, aunque la exactitud de la medida no sea tan buena. Otra ventaja
del tubo Dall es su pequeña longitud, lo que hace más fácil introducirlo en la línea del
fluido. El tubo Dall tiene además otra ventaja operacional, la pérdida permanente de
presión es del 5%, y así es sólo la mitad que la debida al Venturi. En los otros
aspectos, los dos instrumentos son muy similares con su escaso mantenimiento y
larga vida.
Figura 16.7 Tubo Dall
Tubo Pilot
El tubo Pilot se usa principalmente para hacer medidas temporales de flujo,
aunque es también usado para medidas permanentes. El instrumento se basa en el
principio por el cual un tubo con su extremo abierto en una corriente de fluido,
como muestra la figura 16.8, pondrá a reposar esa parte del líquido que lo afecta, y la
pérdida de energía cinética se convertirá en un incremento de presión medible dentro
de dicho tubo.
La velocidad del flujo puede ser calculada por la siguiente fórmula:
v = C 2g(P1 − P2 )
La constante C, conocida como el coeficiente del tubo de Pilot, es un factor
que corrige el hecho de que no todo el fluido incidente en el final del tubo será
llevado al resto: una proporción se obtendrá según el diseño de la
Figura 16.8 Tubo Pilot
tubería. Habiendo calculado v, el flujo de volumen puede ser calculado sin más que
multiplicar v por la sección de la tubería, A.
Deducir la medida del flujo de volumen a partir de la velocidad del flujo en un
punto del fluido, obviamente, requiere que el flujo sea muy uniforme. Si esta
condición no se cumple, se pueden usar múltiples tubo de Pilot para medir la
velocidad del flujo en la sección.
Los tubos de Pilot tienen la ventaja de que produce una pérdida de presión
despreciable. Son también baratos, y su instalación simplemente consiste en un simple
proceso de ponerlo en un pequeño agujero taladrado en la tubería.
Su principal fallo es que la exactitud de la medida es sólo del 5% y los
dispositivos de medida de presión tienen que alcanzar algo más de exactitud,
sobretodo si la diferencia de presión creada es muy pequeña.
16.4 Medidores de área variable
En esta clase de medidores de flujo, la diferencia de presión por una apertura
variable es usada para ajustar el área de la apertura. El área de apertura es entonces una
medida del flujo de volumen. Este tipo de instrumentos sólo da una indicación visual
del flujo y no es utilizada en esquemas de control automático. Sin embargo, es fiable y
barato y por ello se utiliza bastante en toda industria. De hecho, los medidores de área
variable justifican el 20% de los medidores vendidos.
En su forma más simple, mostrada en la figura 16.9, el instrumento consiste en
un tubo de cristal con un flotador que toma una posición estable donde su peso
sumergido es balanceado por el solevantamiento debido a la diferencia de presión en
él. La posición del flotador es una medida del área eficaz del paso del fluido, y con
este, de la razón de flujo. La exactitud del instrumento más barato es solo del ±3%, la
versión más cara puede llegar hasta ±0.2% de exactitud. El rango normal de medida
está entre el 10 y el 100% de la escala total.
Figura 16.9 Medidor de área variable
16.5 Medidor de desplazamiento positivo
Todos los medidores de desplazamiento positivo operan mediante el uso de
divisiones mecánicas para cambiar de sitio volúmenes discretos de fluido
sucesivamente. Todas las versiones de los medidores de desplazamiento positivo son
dispositivos de bajo rozamiento, bajo mantenimiento y larga vida, aunque provocan
una pequeña pérdida de presión en el fluido. Las bajas fricciones son especialmente
importantes para medir flujo de gases, y los medidores han sido diseñados con
arreglos especiales para satisfacer este requerimiento.
Figura 16.10 Medidor de flujo de pistón rotatorio
El medidor de pistón rotatorio es el más común de los este tipo de medidores,
y está ilustrado en la figura 16.10. Éste usa un pistón cilíndrico el cual es desplazado
en una cámara también cilíndrica por el fluido. La rotación del pistón se transmite a
un eje de salida. Éste puede ser usado con una escala de indicación para dar una salida
visual o puede ser convertido en una señal eléctrica de salida.
Los medidores de desplazamiento positivo cuentan con cerca del 10% del
número total de medidores de flujo utilizados en la industria. Tales dispositivos son
usados en gran número para medir consumiciones domésticas de gas o agua. El
instrumento más barato de este tipo tiene una exactitud de ±1.5%, pero en los más
costosos puede ser incluso de ±0.2%. Estos mejores instrumentos se usan dentro de la
industria de refinerías, ya que tales aplicaciones justifican su elevado coste.
16.6 Medidores de turbina
Un medidor de turbina consiste en un conjunto de paletas de hélice montadas
a lo largo de un eje paralelo a la dirección del fluido en la tubería, como muestra la
figura 16.11. El flujo de fluido hace que estas paletas giren a un determinado ritmo, el
cual es proporcional al volumen de flujo que circula. Este ritmo de rotación es
medido por la construcción de un medidor tal que se comporta como un
tacogenerador de reluctancia variable. Esto se consigue fabricando las paletas de la
turbina con un
Figura 16.11 Medidor de turbina
material ferromagnético y utilizando un imán permanente y una bobina dentro del
aparato de medida. Un pulso de tensión es inducido en la bobina cada vez que una
paleta pasa por él, y si estos pulsos son medidos son medidos por un contador de
pulsos, la frecuencia de estos y su flujo pueden ser deducidos. Con tal de que el giro
de la turbina tenga poca fricción, la exactitud de la medida puede llegar a ser de
±0.1%. Sin embargo, los medidores de turbina son muy afectados por las partículas
del fluido. Este deterioro debido al uso es un particular problema que conlleva una
permanente pérdida de presión del sistema de medida.
Los medidores de turbina tienen un coste similar y unas ventas muy parecidas
a los medidores de desplazamiento positivo, y compiten en muchas aplicaciones,
particularmente en las refinerías. Los medidores de turbina son mas pequeños y más
ligeros, y son preferidos para fluidos de baja viscosidad. Los medidores de
desplazamiento positivo son mayores, sin embargo, preferibles para grandes
viscosidades y pequeños flujos.
16.7 Medidores de flujo electromagnéticos
Los medidores electromagnéticos están limitados a medidas de flujo de
líquidos conductores de la electricidad. Se obtiene una razonable exactitud en la
medida, de ±1.5%, aunque es instrumento es caro tanto por el coste inicial, tanto
como por el mantenimiento, sobretodo por su elevado consumo de electricidad. Una
de las razones de su elevado precio es la necesidad de su minuciosa calibración durante
su fabricación, pues hay una considerable variación de las propiedades de los
materiales magnéticos usados.
El instrumento, mostrado en la figura 16.12, consiste en tubo cilíndrico de
acero inoxidable, atacado con una capa aislante, el cual transporta el fluido a medir.
Los materiales típicos de aislantes usados son neopreno, politetrafluoritileno (PTFE)
y poliuretano. Una capa magnética es creada en el tubo mediante la polarización de
dos electrodos insertados a ambos lados del tubo. Los extremos de estos electrodos
están usualmente al mismo nivel que la superficie interior del cilindro. Los electrodos
están fabricados con un material que no es afectado por la mayoría de los fluidos,
como el acero inoxidable, aleación de platino e iridio, Hastelloy, titanio y tántalo. En
el caso de metales inusuales, como los de la lista, los electrodos se llevan la mayor
parte del coste del instrumento.
Por las leyes de inducción magnética de Faraday, la tensión E inducida en la
longitud L del fluido, moviéndose a una velocidad v en un campo magnético de
densidad de flujo B, es dada por:
E=BLv
L es la distancia entre los electrodos, la cual es el diámetro del tubo, y B es una
constante conocida. Por consiguiente, la medida de la tensión E inducida en los
electrodos permite deducir la velocidad v del fluido mediante la ecuación anterior.
Calculando v se multiplica por la sección del tubo, obteniendo así el valor del flujo.
Un valor típico de tensión medida en los electrodos es de 1mV para un flujo de 1 m/s.
Figura 16.12 Medidor electromagnético
El diámetro interno del medidor de flujo magnético es normalmente el mismo
que el del resto del conducto del sistema. Por lo tanto, no hay obstrucción del fluido
y consecuentemente, no hay pérdida de presión asociada a la medida. Al igual que
otras formas de medida, este instrumento requiere un tramo recto inmediatamente
antes del punto donde se realiza la medida para cierta exactitud en la medida, aunque
una longitud igual a cinco veces del diámetro puede ser suficiente.
Aunque el fluido a medir debe ser conductor, el método se utiliza en muchas
aplicaciones y su principal uso se da en la medición de fluidos conductores con
sedimentos. Hasta el momento, los medidores electromagnéticos cuentan con el 15%
de los instrumentos de medición vendidos, y esta cifra sigue en aumento. Un
problema que se presenta a este tipo de medidores es que la capa aislante que posee el
tubo puede dañarse debido a fluidos abrasivos, y esto puede dar al instrumento una
vida limitada.
Los nuevos progresos en los medidores electromagnéticos están reduciendo el
tamaño de éstos y empleando un mejor diseño en las bobinas para un menor
consumo. También, mientras que los medidores electromagnéticos convencionales
requieren una conductividad mínima del fluido de 10 µmho/cm3, algunas versiones
modernas hacen que esta conductividad mínima pueda ser incluso de hasta 1
µmho/cm3.
16.8 Medidores de emisión de torbellinos
Los medidores de emisión de torbellinos sólo cuentan con el 1% de los
medidores vendidos hasta el momento, pero este porcentaje tenderá a subir en el
futuro, pues sus características serán más generalmente conocidas. El principio de
operación del instrumento está basado en el fenómeno natural de la emisión de
torbellinos, creados por unos objetos no aerodinámicos (conocidos como objetos
abruptos) dispuestos en la tubería que conduce el fluido, como indica la figura 16.13.
Cuando el fluido circula, pasa por este obstáculo y produce movimientos lentos del
fluido en las superficies externas. Debido a que el objeto no es aerodinámico, el flujo
no puede seguir el contorno del cuerpo hacia aguas abajo, y las capas separadas se
vuelven aisladas y hace que giren en remolinos o torbellinos en la región de baja
presión tras el obstáculo. La frecuencia de emisión de estos torbellinos es
proporcional a la velocidad con que el fluido pasa por el objeto. Varias técnicas de
detección de torbellinos son usadas en los instrumentos, como térmicas, magnéticas,
ultrasónicas o capacitivas.
Tales instrumentos no tienen partes móviles, operan en un gran rango de
flujos y requieren mínimo mantenimiento. Pueden medir tanto líquidos como gases y
poseen una exactitud de ±1% de la escala medida, aunque puede ser seriamente
afectada si existen turbulencias por delante del punto donde se mide.
Figura 16.13 Medidor de emisión de torbellinos
16.9 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. Una ventaja con respecto a los electromagnéticos es que los ultrasónicos
están sujetos externamente a la tubería y los electromagnéticos deben formar una
pieza integral. El proceso de insertar un instrumento de medida en una tubería puede
llegar a ser tan costoso como el propio instrumento, el medidor ultrasónico tiene
enormes ventajas en su coste. Su modo de operación externa ha significado ventajas de
seguridad como por ejemplo evitar que los que instalan estos medidores tengan que
ponerse en contacto con peligrosos fluidos como venenos, radiactivos, inflamables o
explosivos. La introducción de este tipo de medidores es relativamente reciente y por
ello su nivel de ventas es de un 1%. A la vista de su grandes ventajas este nivel de
ventas puede incrementarse en unos años.
Existen dos diferentes tipos de medidores ultrasónicos, los cuales utilizan
distintas tecnologías, basadas en el efecto Doppler y en el tiempo muerto. En el
pasado, esto no había sido bien entendido, y resultó rechazada la tecnología
ultrasónica por completo, debido a que una de estas dos había sido insatisfactoria en
una aplicación particular. Esto es desafortunado, ya que ambas tecnologías tienen
distintas características y áreas de aplicación, y existen muchas situaciones en las que
un tipo vale y el otro no. Rechazar ambas, habiendo probado sólo con uno, es un
serio error.
Un cuidado particular hay que tener para asegurar un perfil de flujo estable en
mediciones ultrasónicas. Es común incrementar las especificaciones normales de los
mínimos tramos rectos antes del punto a medir, expresadas con relación al diámetro
de la tubería de 10 a 20 veces, o en algunos casos de 5 veces el diámetro. Un análisis de
las razones de los pobres cumplimientos en muchos casos de medidas ultrasónicas,
muestra que el no cumplimiento de este requerimiento es un factor significante.
Medidores ultrasónicos Doppler
El principio de operación está mostrado en la figura 16.14. Un requerimiento
fundamental de estos instrumentos es la presencia de un elemento disipador dentro
del fluido, el cual desvía la energía ultrasónica de salida desde el transmisor tal que
entra al receptor. Estos pueden ser provistos de partículas sólidas, burbujas de gas o
torbellinos en el flujo de fluido. Los elementos de disipación causan que la frecuencia
cambie entre la transmitida y la receptada, y la medida de este cambio hace que
podamos deducir la velocidad.
El instrumento consiste esencialmente en un emisor y receptor adosados en el
exterior de la pared de la tubería. La energía ultrasónica consiste en un tren de
pequeños ráfagas de ondas senoidales a una frecuencia entre 0,5 y 20MHz. Este rango
de frecuencia es descrito como ultrasónico porque está fuera de la audición humana.
La velocidad del flujo es dada por:
v=
c(f t − f r )
2f t ⋅ cosè
donde ft y fr son las frecuencias de las ondas de transmisión y recepción,
respectivamente, c es la velocidad del sonido en el fluido medido, y θ es el ángulo las
ondas de emisión y recepción forman con el eje del flujo en la tubería. El flujo de
volumen es calculado multiplicando dicha velocidad del flujo por la sección de la
tubería.
La electrónica envuelta en el medidor Doppler es relativamente simple y por
tanto barata. Los emisores y receptores ultrasónicos no tampoco caros, basados en
tecnología de osciladores piezoeléctricos. Como todos sus componentes son ...