Medidor electromagnético.
Figura F40. Medidor electromagnético
Principio de funcionamiento:
Su funcionamiento está basado en la ley de Faraday la cual establece que la tensión inducida de un conductor que se mueve perpendicularmente a través de un campo magnético es proporcional a la velocidad de dicho conductor representado por el líquido. Debido a la proporcionalidad entre la velocidad del fluido y la Fem inducida podemos medir el caudal.
La relación entre la velocidad del fluido y la fuerza electromotriz generada viene dada por la expresión F57:
Donde:
e = tensión generada en el conductor (v)
K = constante
B = intensidad del campo magnético (Tesla)
D = distancia entre los electrodos (diámetro interno de la tubería en metros).
v = velocidad del fluido (m/s)
El fluido conductor a lo largo de una línea entre los electrodos, la velocidad, y el campo magnético están todos en ángulos rectos entre sí, utilizando la ecuación de fluido volumétrico obtenemos la expresión F58:
(F57)
(F58)
Donde:
Qv: fluido volumétrico (m^3/s).
A: Área de la sección transversal de la tubería (mm).
V: Velocidad del fluido (m/s).
Relacionando ambas ecuaciones se obtiene la expresión F59:
(F59)
Estas dos ecuaciones explican la simplicidad del principio de medición de flujo y la relación lineal entre el fluido, la velocidad y la tensión inducida.
El medidor consta de un tubo de caudal, dos bobinas, de dos a tres electrodos y un transmisor encargado de convertir la señal de milivoltios a una adecuada para los equipos de indicación (ver figura F41).
Es un medidor volumétrico, este no posee piezas móviles, son insensible a las propiedades de los fluidos, su limitación radica en que el fluido debe ser eléctricamente conductor y no magnético.
Características:
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Linealidad: ±0,5 % a ±1% (caudal).
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Repetitividad: ±0,1 % (caudal) a ±0,2% (plena escala).
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Rangoabilidad: 100:1.
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Exactitud : ± 0,5% de la escala.
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Rango de temperatura: -60° a 200° °C.
En la figura F40 se muestra el medidor electromagnético.
Figura F41. Partes del medidor electromagnético.
Para medir caudal existe el medidor magnético de corriente alterna, en el cual se aplica una corriente alterna a las bobinas para generar un campo magnético alterno cuyo efecto minimiza la polarización, los dos electrodos en la superficie interior del tubo son los encargados de captar la señal del líquido que pasa entre los mismos. Para obtener una señal que solo dependa de la velocidad se compara en el receptor dos señales que derivan del mismo campo magnético que son la señal de salida (Es) con una señal de referencia de línea (Er). El valor Er transmitido elimina las señales de ruido externo a la que está expuesto el medidor. Con el medidor magnético de corriente directa pulsada se eliminan las constantes de voltaje de interferencia. Con la adición de un tercer electrodo y conectándolo a masa, podemos eliminar las señales de ruido generadas por motores y líneas eléctricas de potencia, ya que la unidad medida esta puesta a tierra con relación a dichas señales de ruido, haciéndolo insensible a las mismas sin realizar ajustes a la instalación.
Las medidas de caudal en ambos sentidos se efectúan de dos maneras, la primera con un interruptor que invierte la señal del receptor indicando el sentido del caudal de acuerdo a su posición y al calibrarlo permanezca invariable en cualquier sentido. La otra forma consiste en elevar el cero del instrumentó al 50% de la escala, la indicación oscilará alrededor de este valor de la escala.
La instalación del medidor debe tener 5 diámetros de tramo recto de tubería aguas arriba y 2 a 3 diámetros aguas abajo. El medidor se puede instalar en tuberías horizontales, verticales o inclinadas. Lo esencial es mantener los electrodos en un plano horizontal para asegurar un contacto ininterrumpido con el fluido.
Este instrumento posee una rangoabilidad de 40:1.
Ventajas
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Se usan para líquidos sucios, viscosos y contaminados.
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Precisión: ± 0,25 a ± 1%.
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No obstruye el flujo en la línea.
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Los requerimientos de potencia son bajos.
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Se pueden utilizar bidireccionalmente.
Desventajas
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Es poco sensible a los perfiles de velocidad y exigen conductividad de 5μΩ/cm.
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Trabajan solo con fluidos conductores.
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Son relativamente pesados, especialmente en tamaños grandes.
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Se requiere un cuidado especial en la instalación eléctrica.
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Son afectados por el campo magnético generado por motores y otros equipos.
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Alto costo.
Aplicaciones
Este tipo de instrumento es ideal en aplicaciones para monitoreo y control de caudal de agua y aguas residuales, como por ejemplo abastecimiento, descarga de lodos y plantas de tratamiento de agua. En las aplicaciones industriales tenemos proceso químico de alimentos y bebidas, farmacia, pasta de papel, la minería, la industria del automóvil y químicas. Es capaz de medir fluidos corrosivos.