SENSORES DE FLUJO

Placa-Orificio

Descripción

Este dispositivo consiste básicamente en una placa de

metal delgado, la cual tiene un orificio. Dependiendo de

las características del flujo a medir, el orificio toma

diferentes formas, tamaños y ubicación en la placa; así

por ejemplo, en la medición de flujos con porcentaje de

gases disueltos es recomendable el uso de la placa del

tipo excéntrico. Los Tipos de orificios son: placa-orifico

concéntrica, excéntrica y de segmento.

Aspectos Técnicos

Principio de Operación

El flujo que pasa a través de una tubería con una restricción, origina una presión

diferencial entre la entrada y salida de la placa.

Aplicaciones

Líquidos, gases, vapor, sólidos y combinaciones de ellos.

Rangos

Intervalo de medida entre el valor máximo y mínimo del caudal es de 3 a 1 y con

una precisión de 1%.

Ventajas

Diferentes tipos de orificios que sirven para líquidos, vapores, gases.

Simple

Costo relativo Bajo

Fácil remoción, adaptables a cualquier tamaño de tubería.

Desventajas

Caída de presión alta

No son adecuados para fluidos muy viscosos o bien sucios

Relación no lineal sino mas bien cuadrática

No son adecuados para flujos pequeños ni pulsantes

Tipos de Placa-Orificio

Las tomas conectadas en la parte

anterior y posterior de la placa captan la

presión diferencial la cual es

proporcional al cuadrado del caudal.

Esta presión diferencial puede medirse o

transmitirse con los instrumentos

llamados convertidores diferenciales.

Uno de estos convertidores es el

transmisor de diafragma, el mismo que

se utiliza en los medidores de nivel por

presión diferencial. Los instrumentos

transmisores o registradores de caudal miden realmente una presión diferencial y como el

caudal varía según la raíz cuadrada de la presión diferencial se debe utilizar un extractor

de raíz cuadrada.

Rotámetro

Descripción

Este instrumento es de área variable que consiste

básicamente en un flotador, de movimiento libre. El área

libre entre el flotador y la pared interior del tubo forman

un orificio anular. Conforme aumente el flujo se producirá

un movimiento ascendente del flotador; el flotador subirá

hasta el punto en que la fuerza ejercida por la presión se

iguala a su peso. Puesto que el peso de flotador es

constante, la diferencia de presión se mantendrá

constante para todo flujo.

Aspectos Técnicos

Principio de Operación

Se basa en que un flotador cambia su posición dentro de un tubo,

proporcionalmente al flujo del fluido.

Aplicaciones

Líquidos, gases y vapor

Rangos

Intervalo de medida entre el valor máximo y mínimo del caudal es de 10 a 1 y con

una precisión de 1 a 2%.

Ventajas

Comportamiento lineal

Baja caída de presión

Adecuada para flujos pequeños

Ideal para fluidos viscosos y sucios

Costo relativo Bajo

Desventajas

No sirve para flujos pulsantes

Debe instalarse verticalmente

Turbina

Descripción

Este tipo de sensor utiliza una turbina la cual es

accionada por el flujo a medir. La rapidez del giro del

rotor puede ser traducida de diversos modos. Una

forma de lograrlo es utilizar un sistema de

acoplamiento por varillas del tipo magneto mecánico.

Otro sistema ampliamente utilizado consiste en un

imán permanente más una bobina abierta. El

conjunto se monta en forma externa, pero en las

cercanías del rotor, de modo que el paso de cada

aleta del rotor provoca un cambio en el flujo

magnético de imán produciendo en la bobina una

señal pulsante. De este modo el numero de pulsos

por unidad de tiempo es representativo del flujo del fluido que se desea medir.

Aspectos Técnicos

Principio de Operación

Consiste en un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamente

proporcional al caudal.

Aplicaciones

Líquidos y gases

Rango

Intervalo de medida entre el valor máximo y mínimo del caudal es de 15 a 1 y

con una precisión de ±0,3%

Ventajas

Exactitud de medida Alta

Soporta amplios rangos de presión y temperatura

La sencillez con que se puede implementar un sistema totalizador de consumo o el

volumen total de fluido que ha pasado en un cierto intervalo de tiempo.

Desventajas

Requiere de un montaje especial sobre la línea (es intrusivo)

Costo relativo Alto

Limitaciones con líquidos viscosos

Líquidos limpios o filtrados

No debe vaciarse cuando cesa el caudal

Ultrasónico

Descripción

Este instrumento mide el caudal por

diferencia de velocidades de sonido. El

sonido atraviesa el fluido en forma más

rápida cuando va en dirección del flujo del fluido pero

cuando el sonido atraviesa en el sentido contrario es

más lenta. Los sensores están situados en una tubería

de la que se conoce el área y el perfil de la velocidad.

Se utilizan transductores piezoeléctricos tanto para la

emisión como para la recepción de las ondas

ultrasónicas.

Aspectos técnicos

Principio de Operación

Miden el caudal por diferencia de velocidades de

sonido al propagarse éste en el sentido del flujo

del fluido y en el sentido contrario.

Aplicaciones

Adecuados para la mayoría de los líquidos, en

particular con sólidos en suspensión.

Rangos

Intervalo de medida entre el valor máximo y

mínimo de 20 a 1 con una precisión de ± 2%.

Ventajas

No obstructivos ni invasivos.

Baja caída de presión

Bidireccionalidad.

No es necesario (en general) interrumpir suministro para montarlos en tuberías.

Desventajas

No son deseables partículas y burbujas muy grandes (son reflectores)

Sensibles a los cambios de densidad

Costo relativo Alto

Integración

Magnético

Descripción

Los sensores magnéticos de flujo fueron desarrollados para medir flujos volumétricos de

fluido que presentan buenas características de conducción eléctrica. Este dispositivo se

instala en forma externa a la cañería, razón por la cual resultan ser especialmente útiles

para medir fluidos difíciles de sensar.

Aspectos Técnicos

Principio de Operaciónò

Se basa en los dispositivos que utilizan un campo magnético perpendicular a la

dirección del flujo y la tensión inducida en un conductor, según la ley de Faraday.

Aplicaciones

A fluidos eléctricamente conductivos tales como: líquidos corrosivos, ácidos,

pulpas, detergentes, aguas residuales, pulpas rocosas, etc.

Rangos

Intervalo de medida entre el valor máximo y mínimo del caudal es de 100 a 1 y

con una precisión de ±0,5 a ±1%.

Ventajas

Pérdida de carga nula

Sensor de fluidos difíciles

Desventajas

Costo relativo Alto

Aplicación sólo a líquidos conductores (sobre un valor en mS/cm2) o

adecuadamente tratados para darles artificialmente la conductividad necesaria

Aparece ruido, especialmente en fluidos con partículas

Electrodo

Campo magnético

Sensores de Presión

Tubo de Bourdon

Descripción

En 1852 E. Bourdon patenta un sensor de presión a base de un

tubo curvado, sellado en uno de sus extremos, y de sección

ligeramente ovalado. El extremo del tubo es sellado y este se

estira bajo efecto de la presión lo cual es transmitido a la aguja

indicadora. El desplazamiento producido es función de la

longitud del tubo, del espesor de las paredes, de la forma

geométrica del sección, del modulo de elasticidad del material y

naturalmente de la presión. En las practica existen tres tipo

distintos de tubos de Bourdon: tipo C, el Helicoidal y el Espiral.

Aspectos Técnicos

Principio de Operación

Su principio de funcionamiento se basa en la ley física de que los cuerpos flexibles

deflectan por la acción de la presión.

Aplicaciones

Líquidos y vapores.

Rangos

0.5 a 6.000 bar con una precisión de ±0,5 a ±1% para el tipo C, 0.5 a 2.500 bar

para el espiral con precisión ±0,5 a ±1% y 0.5 a 5.000 bar para el tipo helicoidal

con la misma precisión.

Ventajas

Amplia disponibilidad de tubos Bourdon

Los tipos helicoidal y espiral tiene un mayor rango de desplazamiento, ideales para

registradores.

Tamaño pequeño

Gran duración

Desventajas

Mayor costo de construcción

Depende del material de construcción para cada zona de proceso

Celdas de Carga

Descripción

Las celdas de deformación (Strain-Gauge) están

construidos a base de elementos metálicos o de

materiales semiconductores. Los primeros tienen un comportamiento bastante lineal, pero

en cambio los que están hechos a base de semiconductores son bastante más sensibles,

sin embargo pecan de ser altamente no lineales. Comercialmente se les encuentra con

valores que varían entre los 60,120,240,350,500 y 1000 ohms, siendo las deformaciones típicas del orden de los 2(mm/m). Emplea como sensor primario un fuelle, el cual provoca

los movimientos en la lamina flexible de acuerdo a la presión ingresante.

Aspectos Técnicos

Principio de Operación

Se basa en que la propiedad del material varia su resistencia eléctrica por efecto

de la presión ejercida sobre ella.

Aplicaciones

También se emplean para medir el esfuerzo y sobre todo peso, como por ejemplo

en las correas transportadoras.

Rangos

Galgas extensiométricas, de 0-0.6 a 0- 10.000 bar con una precisión de ± 0.5 %.

Silicio difundido 0-2 a 0-600 bar, con una precisión de ± 0,2%.

Ventajas

Medición estática o dinámica

Resolución continua con pequeño desplazamiento

Simple equilibrio resistivo

No son afectados por campos electromagnéticos

Fácil compensación de temperatura

Desventajas

Mala estabilidad4Baja salida

Requiere de accesorios de acondicionamiento (puentes y fuentes).

Transductores Capacitivos

Descripción

Consiste de dos placas conductivas y un dieléctrico. A

medida que aumente la presión, las placas tienden a

apartarse, cambiando su capacitancia. El fluido medido

sirve de dieléctrico. La placa móvil tiene forma de

diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas.

De este modo se tienen dos condensadores uno de

capacidad fija o de referencia y el otro de capacidad

variable

Aspectos Técnicos

Principio de Operación

Se basan en la variación de capacidad que se produce en un condensador al

desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión

Rangos

El intervalo de medida es relativamente amplia, entre 0,05-5 a 0,5-600 kg/cm2 y

su precisión es del orden de ± 0,2 a ± 0,5%

Ventajas

Excelente respuesta de frecuencia

Fácil construcción

Bajo costo

Mide presiones estáticas y dinámicas

Resolución continua

Desventajas

Necesitan equilibrio reactivo

Sensible a cambios de temperatura

Alta impedancia de salida

lnadaptabilidad a aplicaciones estáticas

Cambio de Cero después de un choque extremo

Transductor Piezo-Eléctrico

Descripción

Este instrumento esta hecho a base de dos

materiales típicos tales como el cuarzo y el titanio

de bario, capaces de soportar temperaturas del

orden de 150oC en servicio continuo y de 230oC

en servicio intermitente. Son elementos ligeros, de

pequeño tamaño y de construcción robusta. Su

señal de respuesta a una variación de presión es

lineal y son adecuados para medidas dinámicas, y

además son capaces de responder a frecuencias de

hasta un millón de ciclos por segundo.

Aspectos Técnicos

Principio de Operación

Se basan en la generación de una fem cuando se deforman ciertos cristales por

causa de la presión aplicada en sus extremos, generando una señal eléctrica.

Rangos

El intervalo de medida esta entre 0,1 a 600 kg/cm2, con una precisión de ± 1%.

Ventajas

Alta respuesta de frecuencia

Autogeneración

Tamaño pequeño

Robusto

Lineales

Baja sensibilidad a vibraciones

Desventajas

Sensible a cambios de temperatura

Alta impedancia de salida

Señal de salida débil

Mala estabilidad

Cambio de Cero después de un choque extremo