Existen en el mercado diferentes alternativas para medir el flujo o caudal: rotámetros, flujómetros de turbina, hélice, electromagnéticos, totalizador, etc. Una de estas alternativas ha ido cobrando paulatinamente mayor importancia sobre las otras, nos referimos a los flujómetros por ultrasonido. En este artículo revisaremos cómo funcionan y cuales son sus ventajas.
El término “ultrasonido” o “ultrasónico” puede darnos la idea que estos equipos trabajan con ondas de sonido, sin embargo, no nos indican el método por el cual el flujómetro obtiene la medición del caudal, el cual se mide por alguno de los dos métodos:
– El método por efecto Doppler
– El método por tiempo de tránsito de señal
El método del efecto Doppler
Un flujómetro que opera con el método Doppler utiliza el efecto que se produce cuando una secuencia de ondas de sonido choca contra un objeto en movimiento. A modo de ejemplo, es similar al sonar que utiliza un submarino para detectar el movimiento de las naves que están en su cercanía. El efecto Doppler utiliza este principio, un incremento (o una disminución) de la frecuencia de las ondas sonoras a medida que la distancia entre una fuente sonora y un receptor aumenta o disminuye. Por tanto una condición previa para que el flujómetro de efecto Doppler funcione es que el fluido contenga partículas, burbujas de gas u otras sustancias similares, que reflejen las ondas de sonido.
Para su funcionamiento, el flujómetro de efecto Doppler requiere dos sensores. El primero emite una señal de ultrasonido que se desplaza por el flujo en las partículas o burbujas que éste contiene, el segundo en tanto recibe la onda de sonido reflejada en dicha partícula. La variación producida en la frecuencia del haz de ondas sonoras reflejadas es directamente proporcional a la velocidad de las partículas o burbujas del flujo en movimiento. Se asume que la velocidad de las partículas o burbujas de gas es la misma que la velocidad del fluido.
Método del tiempo de tránsito de la señal
Este método se basa en el hecho que la velocidad del fluido influye directamente en la velocidad de propagación de las ondas sonoras en el fluido ( a mayor velocidad del fluido, mayor será el tiempo que se demoré una onda de sonido en viajar de un punto a otro si lo hace en sentido contrario al fluido).
Dos sensores instalados en la tubería emiten y reciben impulsos de ultrasonidos simultáneamente. A “caudal cero”, ambos sensores reciben las ondas sonoras transmitidas al mismo tiempo, es decir, sin ningún retardo en los tiempos de tránsito de la señal. Pero con un fluido en circulación, las ondas sonoras procedentes de cada sensor necesitan intervalos de tiempo distintos (dependencia en el caudal) para llegar al otro sensor. Si la distancia entre los dos sensores es conocida, la diferencia en los tiempos de tránsito de la señal es directamente proporcional a la velocidad del fluido.
Ventajas:
La principal ventaja que ofrecen estos equipos es que no son invasivos, porque no requieren intervenir los ductos o paralizar las operaciones de producción para instalar el flujómetro.
Se pueden emplear con diámetros nomínales muy pequeños (DN desde 15 hasta 6.000 mm/ desde 1/2 hasta 160″).
Permiten medir fluidos muy corrosivos sin que haya contacto directo.
No experimentan pérdidas de carga
Son equipos que cuidados adecuadamente tienen una larga vida útil.
Pueden operar sobre cualquier tipo de fluido ya que el principio de medición aplica a todo tipo de líquidos en tanto estos tengan una composición homogénea.
Entre las desventajas debemos señalar que están expuestos a que sustancias no deseadas en el caudal provoquen fallos del equipo y errores de la medición.