Qué es un caudalímetro ultrasónico : Tipos y sus aplicaciones

El primer caudalímetro ultrasónico fue inventado por el físico japonés "Shiego Satomura" en el año 1959. Este caudalímetro utiliza la tecnología Doppler y su intención principal es realizar el análisis del flujo sanguíneo. Después de cuatro años, los primeros caudalímetros han aparecido en las aplicaciones industriales. En la actualidad, hay muchas empresas fabricantes que diseñan diferentes tipos de caudalímetros de pinza para medir el flujo de líquido dentro de una tubería. Estos medidores utilizan sensores de alta frecuencia que penetran en la pared de la tubería y en el líquido mediante el método de propagación Doppler o de tiempo de tránsito. Así se puede determinar la velocidad y el caudal del líquido.

¿Qué es un caudalímetro ultrasónico?

Definición: Un caudalímetro ultrasónico puede definirse como, un medidor que se utiliza para medir la velocidad del líquido con ultrasonidos para analizar el volumen del flujo de líquido. Se trata de un medidor de caudal volumétrico que necesita burbujas o partículas diminutas dentro del flujo de líquido. Estos medidores son adecuados en las aplicaciones de aguas residuales, pero no funcionan con agua potable/destilada. Por tanto, este tipo de caudalímetro es ideal para las aplicaciones en las que se requiere compatibilidad química, bajo mantenimiento y baja caída de presión.

Estos medidores afectan a las propiedades sonoras del líquido y también impactan a través de la viscosidad, la densidad, la temperatura, etc. Al igual que los caudalímetros mecánicos, estos medidores no incluyen piezas móviles. El precio de estos medidores cambiará mucho, por lo que se puede utilizar y mantener a bajo coste.

Principio de funcionamiento del caudalímetro ultrasónico

La construcción de un caudalímetro por ultrasonidos puede realizarse mediante el uso de transductores aguas arriba y aguas abajo, tubo sensor y reflector. El principio de funcionamiento del caudalímetro ultrasónico es que utiliza ondas sonoras para resolver la velocidad de un líquido dentro de una tubería. Hay dos condiciones en la tubería: sin flujo y con flujo. En la primera condición, las frecuencias de las ondas ultrasónicas se transmiten a la tubería y sus indicaciones del fluido son similares. En la segunda condición, la frecuencia de la onda reflejada es disímil debido al efecto Doppler.

Cuando el líquido fluye rápidamente por la tubería, el desplazamiento de la frecuencia puede aumentar linealmente. El transmisor procesa las señales de la onda y sus reflexiones determinan el caudal. Los medidores de tiempo de tránsito transmiten y reciben ondas ultrasónicas en ambas direcciones dentro de la tubería. En condiciones de ausencia de flujo, el tiempo que tarda en fluir entre aguas arriba y aguas abajo entre los transductores es el mismo.

En estas dos condiciones de flujo, la onda de aguas arriba fluye con menos velocidad que la de aguas abajo. A medida que el líquido fluye más rápido, la distinción entre los tiempos de subida y bajada aumenta. Los tiempos de subida y bajada son procesados por el transmisor para decidir el caudal.

Tipos de caudalímetros ultrasónicos

Los caudalímetros ultrasónicos disponibles en el mercado son de radar, de velocidad Doppler, de pinza ultrasónica y de nivel ultrasónico.

• Los medidores del tipo de velocidad Doppler utilizan el ruido ultrasónico reproducido para calcular la velocidad del líquido.
• Los medidores de tipo radar emplean la tecnología de microondas para transmitir pequeños pulsos que se reflejan en una superficie que fluye hacia el sensor para decidir la velocidad.
• El medidor ultrasónico de tipo pinza es ideal para aplicaciones en las que el acceso a la tubería es difícil o no es posible.
• El medidor de nivel por ultrasonidos es ideal para determinar el nivel del fluido en canales abiertos y cerrados.

Ventajas del medidor de caudal por ultrasonidos

Las ventajas son

• No bloquea la trayectoria del flujo de líquido.
• El o/p de este medidor es diferente según la densidad, la viscosidad y la temperatura del líquido.
• El flujo del líquido es bidireccional
• La respuesta dinámica de este medidor es buena.
• La salida de este medidor es analógica
• Conservación de la energía
• Es adecuada para la medición de flujos de gran calidad
• Es fácil de instalar y mantener
• La versatilidad es buena
• No hay contacto con el líquido
• No hay riesgo de fuga
• No hay piezas móviles, ni pérdida de presión
• Alta precisión

Desventajas del caudalímetro ultrasónico

Las desventajas son

• Es caro en comparación con otros caudalímetros mecánicos.
• El diseño de este medidor es complejo
• Las partes auditivas de este medidor son caras.
• Estos contadores son complicados en comparación con otros contadores, por lo que se necesitan especialistas para su mantenimiento y reparación
• No puede medir las tuberías de cemento u hormigón si están oxidadas.
• No funciona cuando la tubería tiene agujeros o burbujas
• No puede medir tuberías de cemento/hormigón o tuberías con revestimiento de ese material

Aplicaciones

Las aplicaciones de los caudalímetros ultrasónicos son las siguientes

• Estos medidores se utilizan en aplicaciones de aguas residuales y líquidos sucios
• Estos contadores se utilizan allí donde se requiere compatibilidad química, menos mantenimiento y baja caída de presión.
• Estos medidores se utilizan para medir la velocidad de un líquido mediante ultrasonidos para analizar el flujo volumétrico.
• Estos medidores miden la disparidad entre el tiempo de tránsito de los pulsos ultrasónicos que transmite con la dirección del flujo del líquido
• Las aplicaciones de estos medidores van desde el proceso hasta el flujo de custodia
• Se trata de un tipo de dispositivo para la medición del caudal volumétrico tanto de líquidos como de gases.
• Son excelentes alternativas a los caudalímetros de vórtice y electromagnéticos.

Preguntas frecuentes

1). ¿Qué es la medición por ultrasonidos?

La medición por ultrasonidos es el principio sin contacto y se utiliza para medir los niveles de líquidos corrosivos, en ebullición y calientes.

2). ¿Qué precisión tienen los caudalímetros ultrasónicos?

Estos medidores proporcionan una precisión extremadamente buena y funcionan bien para el flujo sin suciedad, o bien para el flujo de líquidos con pequeñas partículas.

3). ¿Cuál es el caudalímetro más preciso?

Los caudalímetros másicos de Coriolis son los más precisos para la mayoría de los líquidos, pero son costosos.

4). ¿Qué es un caudalímetro Doppler?

El caudalímetro Doppler utiliza el ruido ultrasónico reflejado para determinar la velocidad del líquido.

5). ¿Quién inventó el caudalímetro ultrasónico?

Fue desarrollado por Shigeo Satomura en el año 1959 para el análisis del flujo sanguíneo y en 1963 se desarrolló el primer medidor para aplicaciones industriales.

Por tanto, se trata de una visión general del caudalímetro ultrasónico. Por último, de la información anterior podemos concluir que estos medidores son cada vez más populares porque son muy sencillos de utilizar y no es imprescindible cortar una tubería para obtener mediciones precisas del caudal de líquido. Son adecuados para medir tanto líquidos de base acuosa como oleosa. Aquí tienes una pregunta, ¿qué es un caudalímetro ultrasónico de pinza?