Caudalímetro ultrasónico

Un caudalímetro ultrasónico (caudalímetro Doppler no intrusivo) es un caudalímetro volumétrico que requiere partículas o burbujas en el flujo. El caudalímetro ultrasónico es ideal para aplicaciones de aguas residuales o cualquier líquido sucio que sea conductivo o a base de agua. En general, estos sensores 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

El principio de funcionamiento del caudalímetro ultrasónico 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 un caudalímetro 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

Un caudalímetro ultrasónico de abrazadera viene 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.