¿Por qué un caudalímetro ultrasónico experimenta una deriva del punto cero?

Para un caudalímetro ultrasónico,deriva del punto ceroSe refiere a una situación en la que el medidor indica un caudal pequeño incluso cuando se supone que el caudal en la tubería es cero.

Este fenómeno es particularmente importante paracaudalímetros ultrasónicos de tiempo de tránsitoEsto se debe a que el caudal se calcula a partir de la diferencia entre los tiempos de tránsito ultrasónico aguas arriba y aguas abajo. En condiciones ideales de caudal cero, ambos tiempos de tránsito deberían ser prácticamente iguales. Sin embargo, en la práctica, pueden producirse pequeñas diferencias debido a las condiciones de instalación, las características del fluido, la vibración de la tubería, la calidad de la señal y los errores de medición electrónica.

1. Es posible que la tubería no esté realmente a caudal cero.

Lo primero que hay que comprobar es si el flujo en la tubería es realmente cero.

Puede que aún exista un pequeño flujo debido a:

• Fuga en la válvula
• Diferencias de presión entre dos secciones del sistema
• Circulación natural
• Convección térmica en sistemas de agua caliente
• Flujo de derivación
• circulación inducida por bomba
• Flujo residual después de que la bomba se haya detenido.

Por ejemplo, un medidor de flujo puede mostrar0,05 m/sDespués de apagar la bomba, esto no significa necesariamente que el caudalímetro tenga un problema de punto cero. Es posible que aún circule una pequeña cantidad de líquido por la tubería.

Por lo tanto,La calibración del punto cero solo debe realizarse después de confirmar que la tubería está completamente inmóvil y totalmente llena de líquido.

2. Instalación incorrecta del transductor

En el caso de los caudalímetros ultrasónicos de abrazadera, la instalación del transductor influye significativamente en la estabilidad de la medición.

Pueden surgir problemas si:

• Los transductores no están correctamente alineados.
• El espaciado de los transductores es incorrecto.
• Los dos transductores tienen condiciones de acoplamiento diferentes.
• Los transductores están montados en un ángulo incorrecto.
• La superficie de montaje está contaminada o irregular.
• El modo de instalación seleccionado no coincide con las condiciones reales de la tubería.

Estos problemas pueden provocar que las señales acústicas aguas arriba y aguas abajo se comporten de manera diferente.

Como resultado, el caudalímetro puede detectar una pequeña diferencia aparente en el tiempo de tránsito incluso cuando no hay flujo real.

3. La vibración de las tuberías puede provocar una señal de flujo aparente.

La vibración mecánica es otra posible causa de inestabilidad cero.

Si el caudalímetro está instalado cerca de:

• Zapatillas
• Compresores
• motores grandes
• Válvulas
• Otros equipos vibratorios

La vibración puede afectar al acoplamiento entre el transductor y la pared de la tubería.

También puede introducir ruido en la señal ultrasónica recibida.

El síntoma típico es que el caudal mostrado no se mantiene en un valor cero estable, sino que fluctúa alrededor de cero, por ejemplo:

0 → 0,03 → -0,02 → 0,05 → 0 m/s

En esta situación, ajustar repetidamente el punto cero podría no solucionar el problema subyacente. Primero se debe investigar el entorno de instalación.

4. Las burbujas de aire pueden afectar la señal ultrasónica.

Las burbujas de aire son una de las causas más comunes de inestabilidad en las mediciones ultrasónicas.

Debido a que las propiedades acústicas de los gases y los líquidos son muy diferentes, las burbujas pueden dispersar y atenuar la señal ultrasónica a medida que esta viaja a través de la tubería.

Esto puede resultar en:

• Intensidad de la señal reducida
• Calidad de señal inestable
• Detección incorrecta del tiempo de tránsito
• Lecturas de flujo intermitentes
• Lecturas de punto cero fluctuantes

Por eso, idealmente, la tubería debería estarcompletamente lleno de líquidoy los transductores no deben instalarse en lugares donde tienda a acumularse el aire.

5. Cambios en la temperatura del fluido

Los cambios de temperatura también pueden afectar la estabilidad del punto cero.

Los cambios de temperatura alteran las propiedades del líquido:

• Velocidad del sonido
• Densidad
• Viscosidad

Al mismo tiempo, la dilatación térmica puede modificar ligeramente las dimensiones de la tubería y la trayectoria acústica.

Aunque el método del tiempo de tránsito se basa principalmente en la diferencia entre los tiempos de viaje aguas arriba y aguas abajo, en lugar de en la velocidad absoluta del sonido, los cambios significativos en las condiciones de funcionamiento aún pueden influir en la calidad de la señal y la estabilidad de la medición.

Esto es especialmente relevante en aplicaciones que involucran agua caliente, agua de refrigeración y otros líquidos con grandes variaciones de temperatura.

6. Errores electrónicos y de procesamiento de señales

La diferencia en el tiempo de tránsito medida por un caudalímetro ultrasónico puede ser extremadamente pequeña, especialmente a bajas velocidades de flujo.

Por lo tanto, el sistema de medición debe determinar con precisión diferencias muy pequeñas en el tiempo de tránsito ultrasónico.

Factores como:

• Ruido electrónico
• Estabilidad del reloj
• Detección de señales
• Efectos de la temperatura en los componentes electrónicos
• Algoritmos de procesamiento de señales
• Estabilidad del circuito del transmisor

puede afectar la medición cerca del punto de flujo cero.

Esta es una de las razones por las que el rendimiento de un caudalímetro ultrasónico depende no solo de sus transductores, sino también de la calidad de suSistema de procesamiento de señales y medición del tiempo.

7. Por qué la calibración a cero no siempre es la solución correcta

Un error común es realizar inmediatamente una calibración a cero cuando el caudalímetro muestra un caudal pequeño en condiciones de caudal cero.

Supongamos que el flujo real es cero, pero el medidor muestra constantemente:

+0,08 m/s

Una calibración a cero puede reducir con éxito el valor mostrado a aproximadamente cero.

Sin embargo, si la causa real son burbujas de aire, vibraciones, desalineación del transductor o fugas en la válvula, el error puede no ser constante.

Por ejemplo, la lectura puede cambiar de:

+0,08 m/s → -0,03 m/s → +0,05 m/s

En este caso, la calibración a cero no puede eliminar el problema subyacente.

Una mejor secuencia de solución de problemas es:

Confirmar flujo cero → Verificar el estado de la tubería → Verificar la instalación del transductor → Verificar la intensidad de la señal → Verificar si hay burbujas de aire y vibraciones → Verificar las condiciones de temperatura → Realizar calibración a cero si es necesario

8. Cómo distinguir los diferentes tipos de problemas de punto cero

La deriva del punto cero en un caudalímetro ultrasónico esno necesariamente causado por el punto cero electrónico en sí mismo.

En muchas aplicaciones del mundo real, lo que parece ser una deriva del punto cero es en realidad el resultado de una combinación decaudal bajo real, instalación del transductor, vibración de la tubería, burbujas de aire, cambios de temperatura, calidad de la señal y estabilidad de la medición electrónica.

Por lo tanto, el enfoque correcto no es simplemente ajustar el punto cero. El ingeniero primero debe identificar si el problema se origina en eltubería, fluido, instalación, señal acústica o electrónica.

Para caudalímetros ultrasónicos de abrazadera, compruebeIntensidad de la señal, estabilidad de la señal, espaciamiento del transductor, estado de la tubería y calidad del acoplamiento.es particularmente importante antes de realizar la calibración a cero.