MEDIDORES MÁSICOS

 

Principales medidores:

 

*     Medidor Másico Térmico

*     Medidor de Coriolis  

 

 

 

 

Medidor Másico Térmico

 

Los medidores térmicos, también llamados medidores de caudal Thomas, se basan comúnmente en dos principios físicos:

 

·        La elevación de temperatura del fluido en su paso por un cuerpo caliente, y

 

·        La pérdida de calor experimentada por un cuerpo caliente inmerso en el   fluido.

 

El funcionamiento de estos aparatos consta de una fuente eléctrica de alimentación de precisión que proporciona un calor constante al punto medio del tubo por el cual circula el caudal. En puntos equidistantes de la fuente de calor se encuentran sondas de resistencia para medir la temperatura

 

Medidor Térmico

  

Cuando el fluido está en reposo, la temperatura es idéntica en las dos sondas.

 

Cuando el fluido circula, transporta una cantidad de calor hacia el segundo elemento de medición T2, y se presenta una diferencia de temperaturas que va aumentado progresivamente entre las dos sondas a medida que aumenta el caudal. Esta diferencia es proporcional a la masa que circula a través del tubo, de acuerdo con la ecuación:

Q = m ce (t2 – t1)

  Donde:

                     Q = Calor Transferido

                     m = Masa del Fluido

                     ce = Calor Específico

                     t1  = Temperatura Anterior

                     t2  = Temperatura Posterior

El sistema está conectado a un puente de Wheatstone que determina la diferencia de temperaturas y la amplifica con una señal de salida de 0 a 5 V c.c. en 1000 ohmios de impedancia.

 

La precisión del elemento primario es de ±1% de toda la escala, la respetabilidad de ± 2 % de la escala y la constante de tiempo de 3 s.

 

La medida es apta para bajos caudales de gas que van según los modelos de 0 a 10 cm3/minuto.

 

Cuadro de texto:  
Medidor Térmico

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Medidor de Coriolis

 

La medición de caudal por el efecto Coriolis, también conocido como medición directa o dinámica, da una señal directamente proporcional al caudal másico y casi independiente de las propiedades del producto como conductividad, presión, viscosidad o temperatura.

 

La fuerza Coriolis aparece siempre y cuando se trata de una superposición de movimientos rectos con movimientos giratorios. Para el uso industrial de su principio se sustituye el movimiento giratorio por una oscilación mecánica. Dos tubos de medición por donde pasa el producto oscilan en su frecuencia de resonancia.

 

El caudal másico provoca un cambio en la fase de la oscilación entre la entrada y la salida del equipo. Este desfase es proporcional al caudal másico y crea después de una amplificación correspondiente la señal de salida. Las frecuencias de resonancia de los tubos de medición depende de la masa oscilante en los tubos y por lo tanto de la densidad del producto. Luego, la fuerza de Coriolis está determinada por la siguiente fórmula:

 

 

= Fuerza de Coriolis

∆m = Masa en Movimiento

* = Velocidad angular

* = Velocidad radial en un sistema rotatorio u oscilante

 

La amplitud de la fuerza Coriolis depende de la masa en movimiento ∆m, su velocidad en el sistema *, y por tanto su caudal másico.

 

Fuerzas Coriolis en los tubos de un medidor

 

 

En un medidor se utiliza la oscilación en lugar de una velocidad angular constante y los dos tubos de medida paralelos con fluido en su interior se hacen oscilar desfasadamente de modo que actúan como una horquilla vibrante.

 

Las fuerzas Coriolis producidas en los tubos de medidas, causan un desfase en la oscilación del tubo. (ver figura)

 

 

 

Si el caudal másico aumenta, la diferencia de fase también aumenta (A-B). las oscilaciones de los tubos de medida se determinan utilizando sensores electrodinámicos en la entrada y en la salida.

 

 

 

 

 

 

 

Sistema de dos tubos

 

 

 

Tubos sensores mostrando posición de los detectores y la bobina impulsora

 

Tubo sensor con los ejes de rotación

 

Teóricamente, este tipo de medidor funciona de la siguiente manera:

 

– Una bobina impulsora hace vibrar los (dos) tubos, sometiéndolos a un movimiento oscilatorio de rotación alrededor del eje O-O’. Vibran a la frecuencia de resonancia (menos energía), 600-2000 Hz.

 

– Los 2 detectores electromagnéticos inducen corrientes eléctricas de forma senoidal, que están en fase si no circula fluido.

 

El flujo atraviesa (dos) tubos en forma de U, estando sometido a una velocidad lineal "V" y una velocidad angular "ω" de rotación alrededor de O-O’, por lo que sufre una aceleración de Coriolis de valor a = 2ω x V

 

La fuerza ejercida sobre el fluido como consecuencia de la aceleración cambia de signo con "V", por lo que se genera un par de fuerzas que produce una torsión de los tubos alrededor del eje R-R'.

 

La torsión alrededor del eje R-R’ produce un desfase de tiempo t, entre las corrientes inducidas por los detectores electromagnéticos, que es proporcional al par de fuerzas ejercido sobre los tubos, y por tanto a la masa que circula por ellos.

 

Vista interior de un Medidor de Coriolis

 

 


Medidor de Coriolis