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Medidor de flujo por tensión inducida |
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Los medidores de flujo del tipo de tensión inducida se fundamentan en la ley de Faraday la cual establece que la tensión inducida en un conductor que se mueve perpendicularmente a un campo magnético es proporcional a la velocidad del conductor. A este medidor se le conoce con el nombre de Medidor magnético. La figura muestra un esquema del funcionamiento del medidor magnético de flujo y una configuración típica del mismo. |
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Un líquido eléctricamente conductor fluye en una tubería de material no magnético entre los polos de un electroimán dispuesto perpendicularmente a la dirección del flujo. La interacción entre el fluido y el campo magnético genera una fuerza electromotriz en dos electrodos ubicados a ras de la tubería, diametralmente opuestos y haciendo contacto con el fluido. Esta fuerza electromotriz es proporcional a la velocidad del fluido. |
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La relación entre la velocidad del fluido y la fuerza electromotriz generada viene dada por: |
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Donde: |
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e = tensión generada en el conductor K = constante |
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B = intensidad del campo magnético |
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D = distancia entre los electrodos (diámetro interno de la tubería) |
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v = velocidad del fluido |
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Como se puede observar, la salida es lineal con la velocidad del fluido y no es afectada por la densidad y la viscosidad. |
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La corriente aplicada para generar el campo magnético en un medidor magnético de flujo puede ser: |
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Corriente directa constante, corriente alterna y corriente directa pulsada. |
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Medidor Magnético de Corriente directa Constante |
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En estos medidores el campo magnético se genera por la aplicación a las bobinas de una corriente directa constante |
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Este presenta el inconveniente que una corriente directa aplicada en forma constante origina un proceso de electrólisis en líquidos conductores, con lo cual se forman gases de residuo en los electrodos (polarización). Por esto, los medidores magnéticos de flujo de campo magnético constante no se usan en la medición de flujo. |
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Medidor Magnético de Corriente Alterna |
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En estos medidores se aplica a las bobinas una corriente alterna, con lo cual se genera un campo magnético alterno |
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Las bobinas y la armadura forman un magneto AC el cual produce un campo magnético alterno a través del flujo y perpendicular a su trayectoria. Por lo tanto, entre los electrodos se genera una corriente alterna debido a la interacción de la velocidad del fluido con el campo magnético alterno. |
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En el carrete se utiliza un forro aislador para prevenir cortocircuitos en la trayectoria conductora de la fuerza electromotriz inducida a través del fluido de un electrodo metálico al otro. |
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La principal ventaja de este tipo de medidor magnético es que el campo magnético alterno minimiza los efectos de polarización. |
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El principal inconveniente con este tipo de medidor ocurre por desviaciones de corriente que causan desvío de cero alterando la línea de base de la salida y en razón de esto se requiere llevar físicamente el fluido a cero rata de flujo para corregir la línea de base a condiciones de cero. |
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Factores que afectan la señal de salida: |
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La potencia necesaria para generar el campo magnético es suministrada usualmente por la línea de suministro local de electricidad. Normalmente estas líneas no son estrictamente controladas en amplitud, frecuencia y forma de onda, por lo que la señal de salida del medidor de flujo es afectada por variaciones en el campo magnético causadas por variaciones en la línea de potencia.
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Para resolver este problema se relaciona la señal de salida con una señal de referencia de la línea para obtener el flujo verdadero. Las dos señales de referencia que comúnmente se utilizan son: a) la corriente en la bobina magnética y b) la fuente de voltaje para la bobina. |
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La electrónica que procesa la señal del medidor se diseña para eliminar las desviaciones mencionadas. |
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Medidor Maganético de Corriente Directa Pulsada |
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Este medidor nació como un esquema para la generación de la señal de tal forma de evitar los desvíos de la línea de base. El principio de funcionamiento es el siguiente: |
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Se aplica periódicamente una corriente DC directamente a la bobina, de este modo se evita que un voltaje DC residual surja sobre los electrodos y en general una acción galvánica y térmica |
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En operación la señal de salida es detectada y almacenada durante el tiempo de excitación de los imanes y también cuando los imanes no están excitados. Cualquier señal de ruido que este presente en el periodo de tiempo en que los imanes no están excitados es debido a fuentes extrañas y no a señal de flujo. Por lo tanto, sustrayendo la señal de voltaje almacenada en un estado de no excitación de la señal de voltaje en el estado de excitación del imán resulta una señal proporcional al flujo. |
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La figura muestra una representación esquemática del muestreo de esta señal. Como se ve en el esquema, la medida no es tomada en el periodo de tiempo de la excitación magnética de la bobina hasta que el nivel de la señal es estable y de valor constante. Después de que la bobina es desenergizada y se obtiene una señal estable, las dos señales son restadas y la salida es la señal de flujo. |
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t = muestreo de tiempo de la señal (magnéto energizado) |
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t2 = muestreo de tiempo de la señal (magneto desenergizado) |
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Ventajas del medidor tipo CD pulsado sobre el tipo CA |
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Las desviaciones de señal son efectivamente ignoradas y resulta una línea de base o de referencia estable, con lo cual el cero es estable
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El medidor CD pulsado requiere menos potencia
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