Sensor de flujo electromagnético

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Debido a su bajo mantenimiento y alta precisión, los medidores de flujo electromagnético son ideales para cubrir procesos y aplicaciones industriales en los que se requiera medir el caudal de líquidos conductivos

Pablo Piña / Imágenes: cortesía de Haften

Ilustración superior. Figura 1. Medidor de flujo electromagnético

Los medidores de flujo electromagnéticos son utilizados para medir el caudal de líquidos conductivos. Son equipos de uso universal, de muy bajo mantenimiento y de alta precisión. Encuentran aplicación en procesos industriales, como en la industria de los alimentos y en plantas de tratamiento de agua. Estos equipos pueden ser instalados en línea y también los encontramos con instalación de inserción. Su funcionamiento se basa en la Ley de Faraday, la cual expresa que al pasar un fluido conductivo por un campo magnético se producirá una fuerza electromotriz (FEM) que es directamente proporcional a la velocidad de éste. A partir de la proporcionalidad entre velocidad del fluido y la FEM inducida, se deduce la medición del flujo volumétrico.

Figura 2. Funcionamiento del tubo

Principio de funcionamiento
Estos equipos están construidos por un tubo revestido interiormente con material aislante. En dos puntos diametralmente opuestos de la superficie están colocadas dos bobinas magnéticas, que con ayuda de corriente eléctrica producen un campo magnético constante en la sección transversal del tubo. Dos electrodos son colocados en la posición indicada para medir la diferencia de potencial producida por la corriente de fluido al pasar el campo magnético. Puesto que estos electrodos tienen que hacer contacto con el fluido, su material tiene que ser compatible con las propiedades químicas del mismo. Entre los materiales más utilizados se pueden citar al acero inoxidable no magnético, platino, monel, hastelloy, titanio y circonio para líquidos particularmente agresivos. La diferencia de potencial medido entre los electrodos es del orden de los milivoltios, por lo que la señal debe ser amplificada mediante un dispositivo secundario (convertidor), que proporciona una señal de salida en miliamperios, voltios o en impulsos.

Figura 3. Instalación correcta

Condiciones de instalación
Durante la instalación del medidor de flujo se deben considerar ciertos parámetros para obtener la mejor lectura del caudal. Los más importantes son:

  • Disponer de tramos rectos de tubería antes y después del flujómetro.
  • Evitar colocar el medidor después de cualquier elemento perturbador de la linealidad del flujo, como lo son codos, reducciones, válvulas, T, etcétera.

Asimismo, el cumplimiento de los siguientes requisitos para los tramos rectos de entrada y salida son fundamentales para asegurar la precisión de la medición:

  • Tramo recto de entrada ≥ 5 x DN
  • Tramo recto de salida ≥ 3 x DN

Figura 4. Instalación inadecuada

Es esencial que la tubería permanezca llena todo el tiempo, de lo contrario, la indicación del caudal podría verse afectada y arrojar una medición equivocada. En cuanto a la posición del transmisor, éste nunca debe ser instalado por debajo de la tubería, debido a que podría entrar agua a los componentes electrónicos. Tampoco se debe instalar el sensor en tuberías verticales con flujo descendente.

Para que el convertidor pueda adquirir la señal desde los electrodos, debe ser referenciado al mismo potencial que el líquido. Éste puede ser considerado el factor más importante para un correcto funcionamiento del equipo. En caso de que la tubería sea de un material eléctricamente conductor, simplemente se deben conectar los dos cables de tierra del sensor a las contrabridas; uno a cada lado del sensor. Si el interior de la tubería es de plástico (o cualquier otro material no conductor), es necesario instalar dos discos de toma de tierra y dos juntas adicionales, uno a cada lado del medidor. Los cables de tierra se conectan a dichos discos. En caso de líquidos que no sean compatibles con discos de toma de tierra metálicos, también están disponibles discos plásticos con materiales de electrodo específicos.

Ventajas

  • La señal de salida es, habitualmente, lineal.
  • No presentan obstrucciones al flujo, por lo que son adecuados para la medida de todo tipo de suspensiones, barros, melazas, etcétera.
  • El costo de mantenimiento es muy bajo.
  • Caída de presión realmente baja, por lo que son adecuados para su instalación en grandes tuberías de suministro de agua.
  • Se fabrican en una gama de tamaños superior a la de cualquier otro tipo de medidores.
  • Son de fácil limpieza, lo cual es muy importante en industrias como la alimentaria.
  • Casi no son afectados por variaciones en la densidad, viscosidad, presión, temperatura, conductividad eléctrica, dentro de ciertos límites.
  • No son afectados por perturbaciones del flujo aguas arriba del medidor.
  • Pueden utilizarse para la medida del caudal en cualquiera de las dos direcciones.

Desventajas

  • El líquido (cuyo caudal se mide) debe tener una razonable conductividad eléctrica. Para fines industriales, el límite práctico es del orden de 10 mho cm/1. Esto significa que los líquidos acuosos pueden manejarse adecuadamente, lo que no sucede con los orgánicos.
  • La energía disipada por las bobinas da lugar al calentamiento local del tubo del medidor.

Si se siguen todas las indicaciones al pie de la letra, no hay posibilidades de que falle el funcionamiento del sensor de flujo electromagnético.

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Pablo Piña
Ingeniero en control y automatización por la Escuela Superior de Ingenieria Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional, Unidad Zacatenco. Actualmente, se desempeña como ingeniero de aplicación de producto en Haften, División HVAC-BAS.