Medidores de Flujo - Instrumentación




	Los medidores de flujo ultrasónicos miden la velocidad del flujo por la diferencia de velocidad del sonido al propagarse ésta en el sentido del flujo y en sentido contrario.

	Los componentes básicos de un medidor ultrasónico de flujo son:
	La unidad sensora compuesta por uno o más transductores piezoeléctricos tanto para la emisión como para la recepción de las ondas ultrasónicas. La unidad electrónica, la cual realiza funciones de acondicionamiento de señales y calibración del instrumento. El herraje, constituido por varias piezas metálicas que sirven para fijar los transductores a la tubería y la
	Existen principalmente dos tipos de medidores de flujo ultrasónicos:
	El medidor por tiempo de transito El medidor basado en el efecto Doppler.

	Medidor ultrasónico de tiempo de tránsito

	En este tipo de medidor se introduce una onda sónica en la trayectoria del fluido de tal forma que dicha onda viaje alternativamente en el sentido del flujo en una dirección y se refleje en el sentido contrario a la dirección del flujo.

	La diferencia de tiempo de ir y venir de la onda es proporcional a la rata de flujo, debido a que la onda de sonido es frenada cuando viaja contra el flujo y acelerada cuando viaja en la dirección de éste.

	Dicho de otra forma, la frecuencia de los pulsos sónicos viajando aguas abajo es mayor que la frecuencia de pulsos sónicos viajando aguas arriba, la diferencia entre las dos frecuencias es función directa de la velocidad del flujo y es independiente de la velocidad del sonido.



	Las ecuaciones que definen este proceso son:

	Donde:
	Fd = frecuencia de la onda viajando aguas abajo
	Fu = frecuencia de la onda viajando aguas arriba
	C = velocidad del sonido
	L = distancia que recorre la onda desde un transductor al otro

	Restando las dos expresiones anteriores se obtiene

	Se observa entonces que la velocidad es directamente proporcional a la diferencia de frecuencias ya que la velocidad del sonido se cancela.

	Nota: Es posible enviar un pulso sónico de un transductor a otro y obtener la velocidad del fluido en función del tiempo de transito, Δt, pero en este caso se llega a una expresión cuadrática de la velocidad del fluido (V), en función de la velocidad del sonido (C), con términos que contienen a C al cuadrado. En consecuencia, los medidores los medidores de flujo ultrasónicos utilizan un esquema de frecuencia continua mejor que una diferencia de tiempo con compensación por temperatura.

	Para medir las frecuencias con que viajan las ondas de sonido en el fluido se utiliza un contador regresivo de frecuencia. Este es un dispositivo electrónico que cuenta la frecuencia de los pulsos de onda sónica que viajan aguas arriba en un lapso de tiempo y la frecuencia de los pulsos que viajan aguas abajo en un lapso de tiempo similar y luego efectúa la diferencia entre las dos frecuencias.

	Tipos de medidores de flujo ultrasónicos por tiempo de transito:

	Medidor de transmisión axial: El flujo va paralelo a las ondas ultrasónicas, tal como en la figura presentada anteriormente.

	Medidor de doble rayo: Este puede ser de rayos cruzados o de rayos paralelos.

	Medidor de multirayo: Se utilizan varios transductores alineados con la circunferencia de la tubería

	Medidor de rayo reflejado: Se utilizan dos transductores. Uno, actúa como un emisor enviando un rayo hacia la pared de la tubería donde se refleja y se dirige hacia el otro transductor, el cual actúa como receptor.

Medidor ultrasónico de tiempo de tránsito