Transductores de Caudal Turbina

 

TRANSDUCTORES DE CAUDADAL METODO TURBINA Cosiste en un dispositivo retorico situado en el interior de la tubería, que gira con un velocidad proporcional al caudal. Sobre el rotor va montado un imán permanente que induce corrientes en forma de impulsos en un periodo de tiempo fijo obtenemos una medida de caudal. La turbina permite medidas de caudal en una proporción de 15 a 1 con una precisión del 0.3%, aunque resultan caros, requieren calibración y que los fluidos sean limpios. El caudal volumétrico depende sólo de la sección considerada y de la velocidad del fluido, pero el caudal másico depende además de la densidad del fluido y esta a su vez de la presión y temperatura del mismo. Para fluidos incompresibles ambos caudales se pueden relacionar por una densidad que puede asumirse como constante, pero para fluidos compresibles no es así. La mayor parte de los sensores miden caudal volumétrico. En el caso de fluidos incompresibles la forma habitual de medición es hallar la velocidad de paso por una sección conocida. Para los compresibles, los métodos más adecuados se basan en el empleo de turbinas.

La fuerza electromotriz obtenida es proporcional al campo inductor, a la distancia entre electrodos de captación y a la velocidad del fluido, por tanto manteniendo constantes los dos primeros, se obtiene una indicación de la velocidad, y para sección y densidad constantes de manera indirecta de caudal. El método de medida tiene la ventaja de no interrumpir el flujo, por tanto no hay pérdidas de carga, por otro lado es apto para líquidos corrosivos o muy viscosos. Sin embargo las medidas pueden tener errores si la tubería no está completamente llena o si hay burbujas, y la fuerza electromotriz depende de la permeabilidad magnética del fluido.  fluido.  Volumétricos Para medir caudal de gases suelen emplearse métodos de medición volumétricos intentando mantener presión y temperatura constantes. Los ejemplos más típicos son los de turbina disco oscilante y lóbulos.

 

  Transductor de caudal de turbina  

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Medidores de Turbina

Ilustración 20: Representación de medidor de doble turbina axial Pueden ser de turbina axial los cuales consisten en una turbina que gira con el líquido y las revoluciones a las que gira son proporcionales frente al caudal del líquido permitiendo de esta forma un medida del flujo cuantificable. En la ilustración 20 se puede ver uno de doble turbina axial que tiene como ventaja frente a los uniaxiales una mucha mayor precisión debido a que los cambios de temperatura y por tanto de viscosidad del fluido no afectan tanto a la medición, pudiendo alcanzar una precisión absoluta de +/- 0,10% sobre la medida tomada.

 

  Ilustración 21: Esquema de medidor de turbina Pelton  A parte de los medidores axiales axiales existen otros tipos tipos de medidores de turbi turbina na como con turbina Pelton como el que se puede apreciar en la ilustración 21. Otro ttipo ipo pueden ser  los Woltman. Se elige un tipo u otro de turbina dependiendo del flujo a medir así como de las características del fluido. Por ejemplo la turbina Pelton es una de las más utilizadas para medir flujo en fluidos de muy baja viscosidad y/o flujos muy pequeños del orden de 0,01 l/min llegando incluso a mediciones tan reducidas como 3 ml/min. Hay que tener en cuenta que la medición se hace gracias a disparar el fluido directamente a las palas. En todos los casos de turbina la medida directa son la velocidad axial de la turbina la cual, mediante el calibrado, se convierte en la medida de flujo deseada. 

 

Medidor de paletas

Ilustración 22: Medidor de paletas

 

Este tipo de medidor se parece a los de turbina pero al contrario que estos el elemento de medición, las paletas, no está introducido por completo dentro del fluido si no que está solo parte de él, una paleta, en contacto con el flujo. El sistema de medición es similar pues lo que se mide son las rev/min de giro de las paletas para, después de un calibrado, saber cual es el flujo en cualquier momento de fluido. CAUDAL   TRANSDUCTORES DE CAUDAL

Son los medidores de caudal para las turbinas, consisten en un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamente proporcional al caudal. La velocidad del fluido ejerce una fuerza de arrastre en el rotor, y la diferencia de presiones debida al cambio de área entre el rotor y el cono posterior ejerce una fuerza igual y opuesta. De esta manera el rotor está equilibrado hidrodinámicamente y gira entre los conos anterior y posterior sin necesidad de utilizar rodamientos axiales evitando así un rozamiento que necesariamente se produciría. produciría.

Existen dos tipos de convertidores para captar la velocidad de la turbina y por tanto el caudal de flujo:

De reluctancia: la velocidad viene determinada por el paso de las palas individuales de la turbina a través del campo magnético creado por un imán permanentemente montado en una bobina captadora exterior. El paso de cada pala varía la reluctancia o resistencia al flujo del circuito magnético. Esta variación cambia el flujo induciendo en la bobina captadora una corriente alterna que es proporcional al giro de la turbina. Inductivo: el rotor lleva incorporado un imán permanente y el campo magnético giratorio que se origina induce una corriente alterna en una bobina captadora exterior. La frecuencia frecuenc ia generada por el rotor de la turbina es proporcional al caudal y el número de impulsos por unidad de caudal es constante.

La turbina está limitada por la viscosidad del fluido, debido al cambio que se produce en la velocidad del perfil del liquido a través de la tubería cuando aumenta la viscosidad. En las paredes, el fluido se mueve más lentamente que en el centro, de manera que, las puntas de las palas no pueden girar a mayor velocidad.

Este transductor o medidor volumétrico por velocidad, es adecuado para la medida de caudales de líquidos limpios o filtrados, se debe instalar de tal modo que no se vacíe cuando cesa el caudal ya que el choque del agua a alta velocidad contra el medidor  vacío lo dañaría. La frecuencia generada por el medidor de la turbina se transmite a un convertidor indicador o totalizador.

 

  Los medidores a tratar en este articulo, se utilizan para estimar el gasto en determinada sección de la tubería, y se clasificaran como; medidores volumétricos y másicos, teniendo en cuenta que ambos pueden servir para la misma aplicación, ya que volumen y masa son proporcional entre sí.

Transductores volumétricos  volumétricos 

La turbina modelo TUV se basa en el principio del medidor de paleta giratoria de Woltmann. Una rueda de turbina de ínfima masa se monta concéntricamente en una tubería y es soportada por cojinetes. El líquido fluye a través de la rueda de turbina en dirección axial. El fluido es suavizado por un acondicionador de caudal, y llega a rueda de turbina como un caudal cuasi laminar. La velocidad de la rueda de turbina es proporcional al la velocidad promedio del caudal a través de la sección de la tubería. La velocidad rotacional por tanto es proporcional al caudal volumétrico en un amplio rango. Un transductor inductivo, atornillado en la cubierta de la turbina, sensa sin contacto, la velocidad de la rueda de turbina. La señal del sensor es amplificada y convertida para producir una señal de pulsos. El cuenta de pulsos por unidad de tiempo es proporcional al caudal actual. Todas las turbinas son calibradas y despachadas con sus propios reportes de calibración. Variaciones de viscosidad en su aplicación pueden tomarse en consideración durante la calibración de las viscosidades más comunes.