El principio de medición de caudal electromagnético

Cada día, se transportan una gran variedad de sustancias en sistemas de tuberías. Entre ellas, agua para consumo, zumos de fruta, productos químicos o incluso lodos que contienen piedras.
Los fluidos que circulan por las tuberías suelen tener propiedades completamente diferentes. Es por ello que para medirlos es necesario seguir diferentes principios de medición.
Uno de estos métodos es la medición de caudal basada en el principio electromagnético.
Los conceptos físicos básicos del principio se remontan al físico inglés Michael Faraday quien, en 1831, descubrió que se puede generar corriente eléctrica con un campo magnético.
Unos 100 años más tarde, el inventor suizo y clérigo Padre Bonaventura Thürlemann aplicó sus conocimientos a los líquidos conductivos eléctricamente que fluyen por tuberías y construyó el primer caudalímetro electromagnético del mundo.

Analicemos cómo funciona este método de medición.
Se colocan dos bobinas dentro de cada caudalímetro electromagnético. Mediante las llamadas zapatas polares, estas bobinas generan un campo magnético constante en toda la sección transversal de la tubería de medición.
En la pared de la tubería se instalan en ángulo recto dos electrodos que pueden detectar tensiones eléctricas.
El revestimiento instalado en la pared interior evita los cortocircuitos eléctricos entre el líquido conductivo y la tubería metálica.
Si no hay caudal de líquido, al principio no se mide ninguna tensión eléctrica entre los dos electrodos.

Las partículas con carga eléctrica del líquido conductivo están distribuidas uniformemente, tal y como se muestra aquí en el agua potable con partículas rojas y azules.
No obstante, en cuanto el líquido empieza a fluir por el tubo de medición, el campo magnético aplica una fuerza a las partículas cargadas.
Es por ello que las partículas cargadas positiva y negativamente del líquido se separan y se recogen en lados opuestos de la pared de la tubería.
En este momento, se forma una tensión eléctrica que detectan y miden los dos electrodos.
Esta tensión es directamente proporcional a la velocidad de flujo presente en la tubería.
Junto con la sección transversal conocida del tubo, se puede calcular el caudal volumétrico real.
Cuanto mayor sea la velocidad de flujo y, por tanto, la separación de las partículas cargadas, mayor será la tensión eléctrica entre los electrodos.

Asimismo, los electrodos también detectan la llamada "tensión de interferencia", que tiene que separarse de la señal de medición real.
Un método que se ha utilizado con éxito para lograrlo es crear el campo magnético con una corriente directa de impulsos.
Para ello, la polaridad del campo magnético se invierte de forma alterna, tal y como se ilustra aquí a cámara lenta.
Ahora, la tensión detectada en los electrodos de medición cambia constantemente de polaridad.
Como resultado, se pueden eliminar todas las tensiones de interferencia constantes, por ejemplo, los efectos electroquímicos en el líquido o los campos electromagnéticos externos.
De este modo, el tamaño de estas tensiones de interferencia no afecta en absoluto a la señal de medición real. La ventaja de este método es la estabilidad de la medición y del sistema de punto cero que ofrece.

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