¿Cómo se maneja la medición del flujo de manejo del medidor de flujo en tuberías parcialmente llenas o alimentadas por gravedad?

Agarrar en medidores de flujo Opere principalmente el uso de tecnologías ultrasónicas, ya sea métodos de tiempo de tránsito o doppler. Ambos enfoques requieren una ruta acústica continua y homogénea a través del medio líquido, que solo se puede lograr cuando la tubería se llena por completo. En una tubería parcialmente llena o un sistema alimentado por gravedad, el aire ocupa una porción del área de sección transversal de la tubería, interrumpiendo la ruta de la señal ultrasónica. Esto da como resultado un acoplamiento deficiente entre los transductores y el fluido, lo que lleva a la distorsión de la señal, los abandonos o el fracaso completo para adquirir una lectura. Como tal, los medidores de sujeción estándar están inherentemente diseñados para aplicaciones de tubería completa y están limitadas en su capacidad para operar con precisión cuando la tubería solo se llena parcialmente.

En una abrazadera de tiempo de tránsito en el medidor de flujo, dos transductores ultrasónicos transmiten y reciben señales diagonalmente a través de la tubería. El medidor mide la diferencia en el tiempo que se tarda la señal en viajar con y contra el flujo. Para que este cálculo sea preciso, la onda de sonido debe pasar completamente a través del líquido. Cuando el aire está presente, ya sea debido al llenado parcial o el aire arrastrado, las señales ultrasónicas pueden reflejar, dispersar o atenuar, debilitar la calidad de los datos. La turbulencia de la superficie causada por el flujo de superficie libre en los sistemas alimentados por gravedad puede distorsionar el frente de onda, lo que dificulta que la electrónica distinga entre señal y ruido, lo que lleva a una inconsistencia de datos o una salida inutilizable.

Mientras que los medidores de tiempo de tránsito requieren un fluido limpio y homogéneo, la abrazadera a base de Doppler en los medidores de flujo es más tolerante con las condiciones multifásicas. Estos sistemas se basan en la presencia de partículas suspendidas o burbujas que reflejan la señal Doppler. En algunas aplicaciones de tuberías parcialmente llenas, particularmente en aguas residuales o sistemas de lechada, la presencia de sólidos o burbujas de gas puede permitir que un medidor Doppler detecte el flujo. Sin embargo, esto depende de que la profundidad de flujo sea suficiente para sumergir la ruta de medición del sensor. Incluso entonces, la precisión de Doppler es generalmente menor y requiere una calibración cuidadosa para el perfil de flujo, la densidad del fluido y el contenido de partículas. Los usuarios también deben aceptar una precisión reducida y repetibilidad en tales condiciones no estándar.

La mayoría de los fabricantes especifican una profundidad mínima del fluido como un requisito previo para la encerrado en la operación del medidor de flujo. Esto generalmente varía del 20% al 30% del diámetro interno de la tubería, dependiendo del material de la tubería, la frecuencia del sensor y la configuración de instalación. Si el nivel de líquido cae por debajo de este umbral, la ruta de la señal acústica se vuelve inestable. Además, el perfil de velocidad de los flujos superficiales a menudo se distorsiona, introduciendo errores en el cálculo del tiempo de tránsito. Para compensar, algunos usuarios intentan el montaje en ángulo o compensación cerca de la parte inferior de la tubería, pero esto aún puede dar como resultado lecturas poco confiables si el acoplamiento acústico es insuficiente o el gradiente de velocidad es demasiado irregular.

Para habilitar la medición del flujo en tuberías parcialmente llenas, se pueden requerir métodos avanzados. Algunos fabricantes ofrecen sistemas híbridos que integran sensores de nivel ultrasónico con mediciones de velocidad para calcular el volumen de flujo utilizando una ecuación de flujo empírico o basada en Manning. Estas configuraciones se utilizan en aplicaciones de flujo de canales abiertos y requieren programación y calibración personalizadas. Algunos medidores de flujo en flujo incorporan tecnologías de correlación cruzada o de seguimiento de eco que les permiten detectar perfiles de flujo incluso cuando la tubería no está completamente llena, pero estos son sistemas altamente especializados y más costosos adaptados para infraestructura civil, redes de alcantarillado o estudios hidrológicos.