medición del caudal de vapor, 8024834 - sick

Medición del caudal de vaporMEDICIÓN FIABLE DEL CAUDAL DE VAPOR INCLUSO CON APLICACIONES MUY EXIGENTES

Soluciones flexibles para la medición de caudal por ultrasonidos

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FLOWSIC MEDICIÓN DEL CAUDAL DE VAPOR

Para la medición del caudal de vapor, a menudo se requiere hacer concesiones, pero no siempre es absolutamente necesario...

Los productores y consumidores de vapor buscan, cada vez más, aumentar los ingresos y minimizar los costes y las pérdidas. A menudo, las tecnologías convencionales se ven restringidas por sus límites.

Los costes del diseño del punto de medición, la adquisición, la instalación y la puesta en marcha son solo el comien-zo. Mientras que los caudalímetros tipo vórtex, los de presión diferencial y los de turbina son adecuados en muchas situaciones, para las aplicaciones más exigentes, la tecnología de medición por ultrasonidos para vapor de SICK a menudo amortiza rápidamente los costes permitiendo un ahorro continuo.

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MEDICIÓN DEL CAUDAL DE VAPOR FLOWSIC

En numerosas industrias se genera vapor y se utiliza de mu-chas maneras diferentes, ya sea para calentar o secar, para optimizar el proceso de combustión o para accionar bombas y compresores, etc.

Aunque los caudalímetros de presión diferencial o de tipo vórtex son a menudo excelentes para su propósito, hay aplica-ciones en las que el caudalímetro necesita realizar tareas más complejas: en tales situaciones, un dispositivo de la familia FLOWSIC puede ser la solución óptima pudiendo amortizarse rápidamente, por ejemplo:

• Cuando una demanda de vapor muy fluctuante (caudal vo-lumétrico) causa pérdidas de medición cuando los caudales son bajos

• Cuando se deben evitar incluso las pérdidas de presión más ínfimas

• Cuando las grandes líneas de vapor restringen severamente la elección de la tecnología más adecuada

• Cuando la falta de precisión provoca la pérdida de ingresos

Los contadores de gas FLOWSIC600 y FLOWSIC100 se utilizan en todo el mundo en instalaciones de alta calidad y exigentes para la medición de caudales de vapor. Se utilizan, por ejem-plo, en aplicaciones exigentes o en la inyección de vapor en sistemas de antorcha en los que las tecnologías tradicionales para la medición del caudal de vapor, como los caudalímetros tipo vórtex o de presión diferencial, no están capacitados para mantener una baja incertidumbre de medición incluso con grandes amplitudes de rango de medición.Teniendo en cuenta que resisten temperaturas de proceso de hasta 280 °C (536 °F), los dispositivos de la familia FLOWSIC son adecuados para una amplia gama de aplicaciones de vapor saturado y sobrecalentado.

CAUDALÍMETRO TIPOVÓRTEX

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caudal de vapor en un amplio rango de caudales con una pérdida de presión mínima?

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Gran amplitud del campo de medición

> 100:1

Alta precisión de medición y de repetición

Prácticamente sin pérdida de presión

Resistente a las pulsaciones y a la condensación

FLOWSIC

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FLOWSIC600 Medición de caudal de vaporEl contador de gas ultrasónico FLOWSIC600 resulta ideal para las aplicaciones de alta precisión y para las instalaciones nuevas en las que un dispositivo de medición en línea debe garantizar la incertidumbre de medición más baja posible:

• Relación de intervalos de medición mayor que 100: 1 • Prácticamente sin pérdida de presión • Validación in situ • Sin desgaste • Sin mantenimiento regular

FLOWSIC600 MEDICIÓN DE CAUDAL DE VAPOR

Máxima fiabilidadEl contador de gas ultrasónico FLOWSIC600 no tiene partes móviles y no entra en contacto directo con el flujo de vapor. Por lo tanto, no le afecta la suciedad ni el desgaste. Gracias al autodiagnóstico inteligente, pueden garantizarse mediciones fiables durante muchos años.

Máxima exactitud de mediciónEl FLOWSIC600 mide los caudales de vapor saturado y sobre-calentado mediante ultrasonidos. Los sensores ultrasónicos de SICK ofrecen un excelente rendimiento de medición incluso con bajas velocidades de flujo y con presiones de conducto fluctuantes, y se caracterizan por un rendimiento excepcional a largo plazo.


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Presión diferencial +

placa de orificio

Costes de adquisición

Costes por “pérdidas de vapor” debidas a la amplitud del campo de medición condi-cionada por la tecnología

Costes por pérdidas de presión permanentes (energía)

Costes de mantenimiento

Coste por “pérdidas de vapor” debidos a la inexactitud condicionada por la tecnología (%)

Segundo año

Vórtex

SICK FLOWSIC600

$- $20.000 $40.000 $60.000

MEDICIÓN DE CAUDAL DE VAPOR FLOWSIC600

Propiedades de contador

Diámetro nominal Caudal Velocidad máx. Longitud Peso Clave para pedido 4)

[m³/h] [ft³/h] [m/s] [ft/s] [mm] [in] [kg] [lbs]

Mín. Máx. Mín. Máx.

DN 50/2” 4 400 140 14.000 55 180 250 9,8 55 121 FL6ST-02CL600-*

DN80/3” 8 1.000 280 35.000 61 200 320 12,5 60 132 FL6ST-03CL600-*

DN100/4” 13 1.600 460 56.000 55 180 300 11,8 90 198 FL6ST-04CL600-*

DN150/6” 20 3.000 710 106.000 46 151 450 17,6 150 330 FL6ST-06CL600-*

DN200/8” 32 4.500 1.130 159.000 39 128 600 23,5 220 485 FL6ST-08CL600-*

DN250/10” 50 7.000 1.770 247.000 38 125 750 29,4 330 727 FL6ST-10CL600-*

DN300/12” 65 8.000 2.300 282.000 30 98 900 35,3 500 1.102 FL6ST-12CL600-*

DN350/14” 80 10.000 2.830 353.000 30 98 1.050 41,2 580 1.278 FL6ST-14CL600-*

DN400/16” 120 14.000 4.240 494.000 30 98 762 29,9 650 1.433 FL6ST-16CL600-*

Material Carcasa del contador: acero al carbono para baja temperatura Convertidor: titanio Electrónica: aluminio

Tipo de brida ASME B16.5, con junta de sellado 2)

Tratamiento superficial de la carcasa del contador

Captador de medición: niquelado, cubiertas: RAL7012

Parámetros de medición

Gases Vapor hasta 280 °C (536 °F)

Valores de proceso Caudal volumétrico, volúmenes en las condiciones actuales, velocidad del gas, velocidad del sonido

Principio de medición Medición diferencial del tiempo de tránsito ultrasónico

Exactitud de medición típica 1)

DN50/2” DN80/3” o mayor

10% Qmáx. … Qmáx. ± 1,5% del caudal ± 1% del caudal3)

Precisión de repetición < 0,1%

Temperatura del gas –46 °C … +280 °C (-50 °F ... +536 °F)

Etapa de presión PN100 / CL600 2)

Homologaciones

Certificados de conformidad

ISO 17089-2

Homologaciones de protección contra entornos explosivos

CSA, ATEX, IECEx, zona 1 y zona 2Clasificación según IIC T4, convertidores con seguridad intrínseca

Seguridad eléctrica CE

Clasificación IP IP67

Condiciones del entorno

Temperatura –40 °C … +60 °C (-40 °F ... +140 °F)

Humedad ≤ 95%

Fuente de alimentación, salidas e interfaces

Tensión 15 … 28,8 V CC, ≤ 1 W

Salida analógica 4 ... 20 mA (@ 200 Ω), modo activo/pasivo, aislado

Salidas digitales 1x impulso, 2x estado, aislado, OC o NAMUR, frecuencia @ Qmáx. = 2 kHz

Interfaces digitales RS485, Modbus ASCII/RTU, HART Rev. 5

Indicador Pantalla LCD de 2 líneas

Datos técnicos

1) Cuando el sistema de tuberías está en buenas condiciones (perfil de flujo diseñado en consecuencia). Incertidumbre de medición típica por debajo de Qt es de ± 3,0% para DN50 (2”) y ± 2,0% para DN80 (3”) o superior

2) Otras presiones nominales o tipos de bridas disponibles por encargo.3) Precisión de medición de ± 0,5% disponible por encargo4) En caso de pedirse la versión ATEX/IECEx: * sustituir por A; en caso de pedirse la versión CSA: * sustituir por C


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FLOWSIC100 MEDICIÓN DE CAUDAL DE VAPOR

Máxima fiabilidadEl caudalímetro ultrasónico FLOWSIC100 no contiene partes móviles y ofrece un rendimiento y una durabilidad excelentes.

El vapor contaminado con componentes corrosivos no afecta a la medición. Todas las piezas del convertidor expuestas a la humedad están hechas de materiales altamente resistentes a la corrosión, como el titanio. La idoneidad de los materiales se evalúa de nuevo para cada campo de aplicación.

Alta flexibilidad en la instalaciónLos caudalímetros FLOWSIC100 permiten una gran flexibilidad por lo que ofrecen una solución óptima incluso para aplicacio-nes de vapor saturado y sobrecalentado muy exigentes.

• Versión de conducto cruzado para una fácil instalación en tuberías existentes mediante soldadura.

• Versión de sonda única para una instalación sencilla y económica en un lado de la línea de vapor.

• Retráctil para una rápida y fácil sustitución del sensor durante el funcionamiento de la planta.

FLOWSIC100 Medición de caudal de vapor

La familia FLOWSIC100, de contadores de gas ultrasónicos y de caudalímetros de vapor, ofrece una combinación óptima de rendimiento y flexibilidad en la instalación, especialmente para sistemas existentes y sistemas con tuberías de gran diámetro.

• Amplitud del campo medición superior a 400:1 • Prácticamente sin pérdida de presión • Validación in situ • Sin desgaste • Sin mantenimiento regular

Representación basada en una conducción de 6 pulgadas


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Presión diferencial + placa de orificio

Costes de adquisición

Coste por “pérdidas de vapor” debidos a la inexactitud condicionada por la tecnología (%)

Costes por pérdidas de presión permanentes (energía)

Costes de mantenimiento

Costes por “pérdidas de vapor” debidas a la amplitud del campo de medición condicionada por la tecnología

Segundo año

Vórtex

SICK FLOWSIC100

$- $25.000 $50.000 $75.000 $100.000

Propiedades de contador

FLOWSIC100 EX-S FLOWSIC100 EX-PR

Configuración de medición Versión de conducto cruzado1 o 2 vías de medición

Versión con sonda1 o 2 vías de medición

parámetros de medición

Valores medidos Velocidad de caudal, caudal volumétrico

Campo de medición 0,03 … 120 m/s (0.1 ... 393 ft/s) 0,03 … 90 m/s (0.1 ... 295 ft/s)

Precisión de repetición 0,2% para ≥ 10 m/s (33 ft/s)

Seguridad de medición 2)

Caudal volumétrico en condiciones reales (1 vía de medición):Caudal volumétrico en condiciones reales (2 vías de medición):

± 5% ± 3% En el rango de 0,3 m/s (1 ft/s) hasta el valor superior del rango

Tamaño nominal del tubo1 vía de medición

2 vías de medición4 pulgadas ... 24 pulgadas12 pulgadas … 24 pulgadas

12 pulgadas … 72 pulgadas18 pulgadas … 72 pulgadas

Temperatura del gasEstándar:

Temperatura elevada:–70 °C ... +180 °C (-94 °F ... +356 °F)Zona 1: –70 °C ... +280 °C (-94 °F ... +536 °F)Zona 2: –70 °C ... +260 °C (-94 °F ... +500 °F)

Presión de servicio –0,5 bar (g) ... 16 bar (g), opcional hasta 20 bar (g)

Homologaciones

Homologaciones de protección contra entornos explosivos

Unidades de emisión/recepciónUnidad de control

Zonas ATEX 1 y 2, IECEx, CSA CI I, Div 1Zonas ATEX 1 y 2, IECEx, CSA CI I, Div 1; CI I Div 2

Salidas e interfaces

Salidas analógicas3) 1 salida activa: 0/2/4 ... 22 mA, carga máx. 500 W, según NAMUR NE43

Entradas analógicas 3) 2 entradas: 0 ... 5/10 V o 0 ... 20 mA

Salidas digitales 3) Salida de impulso/frecuencia (módulo opcional); 5 salidas: 48 V CC / 1 A, 30 V CC / 1 A (dispositivo de control MCUP, zona 2); Señales de estado: funcionamiento/error, mantenimiento, ciclo de prueba, valor límite, solicitud de mantenimiento

Entradas digitales 2 entradas para la conexión de contactos libres de potencial

Interfaces USB 1.1 (interfaz serie virtual, interfaz de servicio técnico)RS-232 (interfaz de servicio técnico)RS-485 (solo versiones Ex)Interfaz de transmisión digital (mediante módulo de interfaz opcional)Módulo de interfaz (opcional)

Protocolo de bus (mediante módulo de interfaz opcional)

Impulso, Ethernet + Impulso, Ethernet Triplex + Impulso, MODBUS TCP + Impulso, MODBUS RS485 + Impulso, HARTBUS AO + Impulso, PROFIBUS RS485 + Impulso, Foundation Fieldbus + Impulso

Datos técnicos1)

1) no es una solución estándar, solo disponible por separado. Las especificaciones detalladas pueden consultarse en la hoja de datos de producto.2) Para perfiles de flujo completamente desarrollados.3) Opcionalmente ampliable con módulos de E/S.

MEDICIÓN DE CAUDAL DE VAPOR FLOWSIC100


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Las exigentes condiciones del caudal provocan pérdi-das de medición y elevados costes de mantenimientoUna acería importante en Europa requería una medición fiable del caudal de vapor en un amplio campo de medición para la determinación de los costes internos. La elección recayó en un caudalímetro de turbina que prometía un campo de medición y una precisión aceptables y que, por lo tanto, contribuiría a evitar las pérdidas de medición con caudales volumétricos bajos. También se consideró un caudalímetro tipo vórtex, pero se descartó ya que no soporta mediciones con bajas velocidades de flujo. Por esta razón se instaló el caudalímetro de turbina que proporcionó valores medidos para todo el rango de caudales de vapor. Sin embargo, la linealidad era bastante escasa con cau-dales pequeños. Además del decepcionante rendimiento con caudales bajos, el caudalímetro de turbina requería un manteni-miento caro y regular. El cambio rápido de la velocidad del flujo

de vapor produjo desgaste en los cojinetes y daños en las palas. Al final, se obtenían mediciones inexactas y fallos frecuentes del contador. Como resultado, el caudalímetro de turbina tenía que ser enviado al fabricante dos o tres veces al año. Debido a las inaceptables pérdidas de medición, la necesaria puesta fuera de servicio, los costes de reparación y la nueva puesta en funcionamiento, los responsables de la acería deci-dieron buscar una solución mejor.

¿Cuál fue la solución? Tras una amplia consulta con SICK, en 2010 se instaló un FLOWSIC100 en la línea de vapor saturado de 8 pulgadas (DN200). Desde entonces, el caudalímetro ultrasónico ha estado realizando, con toda fiabilidad, su servicio sin necesitar mantenimiento.

EJEMPLO DE APLICACIÓN MEDICIÓN DEL CAUDAL DE VAPOR EN UNA ACERÍA

El fabricante de acero sustituye los caudalímetros de turbina por los caudalímetros ultrasónicos y logra un rápido retorno de la inversión


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MEDICIÓN DEL CAUDAL DE VAPOR DE UNA ACERÍA EJEMPLO DE APLICACIÓN

Contadores de gas ultrasónicos – ventajas

1. El caudalímetro ultrasónico diseñado para todo el diámetro de la tubería no genera prácticamente ninguna pérdida de presión y, por lo tanto, ninguna pérdida de energía.

2. El amplio campo de medición permite realizar mediciones fiables en un rango de caudales de vapor más amplio. 3. La alta precisión, incluso con caudales pequeños, permite reducir las “pérdidas de vapor”.4. Dado que no hay piezas móviles susceptibles de sufrir daños, se pueden ahorrar costes de mantenimiento.5. Al no haber álabes que pudieran dañarse, tampoco se producen daños en los componentes dispuestos aguas abajo.

Caudal de gas en un caudalímetro de turbina típico Flujo de gas sin obstáculos con un caudalímetro ultrasónico FLOWSIC100

Rápido retorno de la inversiónA pesar del esfuerzo de inversión superior inicial, el retorno de la inversión con el dispositivo de medición de caudal FLOWSIC100 se logra en poco más que un año, gracias al ahorro en costes de mantenimiento.

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33

Ejemplo de costes totales de explotación

Meses

Amortización

Cost

es to

tale

s

FLOWSIC100Contador de rotor

Rectificador /Alojamiento de la rueda de la turbina

CAUDAL CAUDAL

MagnéticoCaptador de medición

Rodete

Unidad de emisión/recepción

Eje de rodete


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NOTAS


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