Sensores para caudalímetros por ultrasonidos

El ámbito de la medición por ultrasonidos abarca muchos modelos y tipos de caudalímetros muy distintos. El término "ultrasónico" no describe de manera inequívoca un tipo específico de caudalímetros. “Ultrasónico” simplemente indica que el caudal se mide mediante ultrasonidos. El caudal se mide en realidad mediante alguno de los tres métodos siguientes (muy distintos entre sí):

• El método del tiempo de tránsito de señal (tiempo de vuelo)
• El método del efecto Doppler
• Método de correlación cruzada

El método más utilizado y más preciso es el diferencial de tiempo de tránsito de señal (tiempo de vuelo). Puede emplearse en líquidos, gases, criogénicos (incluido el GNL) y en aplicaciones a altas temperaturas.

Actualmente disponemos de varios tipos de sensores de ultrasonidos, que pueden instalarse directamente en la tubería o que pueden venir ya preinstalados en un tubo de medición. Los sensores se pueden dividir en tres subgrupos:

• Abrazadera-en sensors
• Sensores de inserción
• Sensores en línea

Las ondas de sonido pueden atravesar la materia sin causarle efectos perjudiciales. Gracias a esta propiedad, las ondas de sonido resultan de gran utilidad para aplicaciones en diagnósticos médicos, en pruebas de resistencia de materiales y en medición de caudales. En lo que concierne a la medición de caudales, dicha propiedad permite que el sensor pueda hallarse en el exterior de la tubería y no tenga que estar necesariamente en contacto con el fluido. Nos referimos normalmente a los equipos montados de esta manera como sensores de fijación externa ("clamp-on") (Fig. 1). Una característica de los sensores de fijación externa es que las ondas ultrasónicas siempre pasan por el centro de la tubería.

Los sensores que se hallan en contacto directo con el producto se conocen como sensores de inserción o de inmersión. También se emplean en caudalímetros con sistemas de tiempo de tránsito de la señal multicamino, que miden distintos trayectos acústicos además del que atraviesa el plano medio de la tubería. Un ejemplo de ello son los sistemas de camino acústico dual (Fig. 3). Los sistemas multicamino ofrecen un mejor comportamiento lineal y son menos susceptibles a las perturbaciones en el perfil de caudal. Algunos fabricantes también ofrecen sensores de inserción en línea.

Los tubos de medición prefabricados (véase la Fig. 3) son ideales para trasladar la precisión de medición obtenida en el laboratorio directamente al lugar de aplicación. Un sensor en línea consiste en un tubo de medición prefabricado completo con sensores de inserción preinstalados que puede estar, o no, en contacto con el fluido. Las configuraciones de este tipo suelen emplear sensores en línea con un sistema multicamino que consta de dos, tres, cuatro o más pares de sensores.