Entendiendo los Medidores de Flujo Magnéticos

Flujometros Magnéticos

Los flujometros magnéticos reciben muchos nombres: flujometros electromagnéticos, flujometros magnéticos, flujometros magnéticos inductivos y flujometros magnetoinductivos. Son, con diferencia, una de las tecnologías de medición de flujo más populares del mundo. En 2020, una cuarta parte de todos los flujometros vendidos eran magnéticos.

Los flujometros magnéticos tienen muchas ventajas, como la ausencia de piezas móviles que se desgasten, lo que los hace muy fiables. También se pueden medir líquidos viscosos y sucios con una degradación mínima de la precisión. Además, ofrecen una baja pérdida de presión y pueden fabricarse con distintos materiales para adaptarse a una gran variedad de aplicaciones.

Principio del Flujometro Magnético

Los flujometros magnéticos funcionan de acuerdo con la ley de inducción magnética de Faraday, según la cual se induce una corriente en un conductor cuando éste se desplaza a través de un campo magnético. La cantidad de corriente es directamente proporcional a la velocidad del conductor en movimiento. En este caso, el medio, que fluye a través de un campo magnético generado por bobinas dentro del flujometro, actúa como conductor y es detectado por electrodos montados dentro del cuerpo del flujometro. Cuanto mayor sea el flujo, mayor será la corriente inducida.

Un Flujometro Electromagnético se Utiliza para Medir Líquidos Conductivos

Los flujometros magnéticos sólo miden líquidos conductores y no funcionarán correctamente con medios que no alcancen la conductividad mínima requerida. Los líquidos conductivos se caracterizan por la propiedad de poder conducir la electricidad. Esto se debe a que hay partículas de iones con carga positiva y negativa que pueden moverse libremente. Estos iones permiten la conductividad y cuantos más iones haya, mayor será la conductividad del líquido. Un aumento de la temperatura del líquido incrementa la actividad de los iones y también aumenta el potencial de conductividad. Se suele medir en siemens por metro o centímetro.

Ejemplos comunes de líquidos conductivos son los ácidos, los cáusticos, las lechadas acuosas, las soluciones salinas, el ácido clorhídrico, el vinagre, el zumo de limón y el hidróxido de sodio. Ejemplos comunes de líquidos no conductores son el agua desionizada, el agua ultrapura, el agua destilada, el agua de alimentación de calderas, los hidrocarburos, los aceites, las grasas y los alcoholes.

Ventajas del flujometros magnéticos

• La mayoría de los diseños no tienen obstrucciones ni restricciones
• Sin piezas móviles que se desgasten o averíen
• Costes de mantenimiento reducidos
• Larga vida útil
• Uso con medios limpios, sanitarios, sucios, corrosivos o abrasivos
• Requisitos mínimos de tuberías rectas
• Fácil de instalar en espacios reducidos
• Precisión
• Baja caída de presión, costes de tuberías reducidos
• Requiere muy poca energía para funcionar
• Puede medir caudales altos y bajos
• Normalmente puede ser bidireccional
• Casi insensible a las variaciones de viscosidad, gravedad específica, temperatura o presión

Precisión del flujometro electromagnético

En comparación con otras tecnologías de medición de flujo, los flujometros magnéticos suelen ser más precisos. La excepción notable serían los flujometros Coriolis. Sin embargo, en comparación con otras tecnologías, los flujometros Coriolis pueden resultar prohibitivos para la mayoría de las áreas de aplicación. Los flujometros magnéticos destacan por su precisión, especialmente para flujos bajos. Los flujometros magnéticos suelen ofrecer una precisión en torno al 0,5%. Sin embargo, algunos modelos pueden ofrecer una precisión aún mayor, como nuestro flujometro magnético EPS, con una precisión del 0,3%. Dependiendo de las necesidades de su aplicación, los niveles más altos de precisión pueden parecer atractivos o necesarios, pero en última instancia se trata de un equilibrio entre el coste y la necesidad real de su aplicación específica. Para obtener más información sobre la precisión en general, visite nuestro artículo en el que se explican los distintos aspectos del concepto de precisión.

Flujometro magnético requisitos aguas arriba aguas abajo

Los flujometros magnéticos ofrecen unos requisitos medios o superiores a la media aguas arriba y aguas abajo. El requisito medio es 5 veces el diámetro de la tubería aguas arriba y de 2 a 3 veces el diámetro de la tubería aguas abajo. Estos requisitos son similares a los de los flujometros ultrasónicos, térmicos, de vórtice, de turbina y de paletas. Las tecnologías con menores requisitos en general incluyen los flujometros Coriolis, de área variable y de desplazamiento positivo. Estos tipos de tecnología de flujometros no suelen exigir ningún requisito aguas arriba o aguas abajo. Otro factor a tener en cuenta en relación con los requisitos aguas arriba y aguas abajo es que los modelos de inserción suelen tener mayores requisitos de tubería aguas arriba que los modelos en línea. .

Relación de reducción del flujometro magnético

Siempre puede haber una diferencia notable en las relaciones de reducción entre instrumentos que pertenecen a un tipo específico de tecnología de flujometros. Si la relación de reducción es una variable importante en su aplicación, asegúrese de que el instrumento exacto que elija satisfaga esas necesidades. Por ejemplo, dentro de los flujometros de desplazamiento positivo, la relación de reducción puede variar entre 10:1 y 100:1. Sin embargo, existen algunas generalidades sobre la relación de reducción. Sin embargo, se pueden establecer algunas generalidades sobre las tecnologías de flujometros que suelen ofrecer una mayor relación de reducción. Los flujometros magnéticos suelen ofrecer una relación de reducción del orden de 40:1. Esta relación es superior a la de muchas otras tecnologías. Este valor es superior al de muchas otras tecnologías. Pero, en general, la tecnología que ofrece la mejor relación de reducción es la tecnología ultrasónica, como nuestro DUK, con una relación de reducción de 250:1.

Limitaciones del flujometros magneticos

• Sólo para líquidos conductores, > 5-20 uS/cm
• Sin mezcla de hidrocarburos o gases
• Puede funcionar mal si está cerca de la velocidad mínima
• Los medios no pueden tener materiales magnéticos
• Es necesaria una tubería llena

Aplicaciones del flujometro magnético

Los flujometros magnéticos se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Algunos ejemplos comunes incluyen agua, agua de proceso, aguas residuales (tratadas y no tratadas), transferencia de custodia, productos químicos y corrosivos, lodos y otros usos industriales generales. Si no está seguro de si un flujometro magnético es adecuado para los requisitos de su aplicación, nuestros ingenieros pueden ayudarle gratuitamente en el proceso de toma de decisiones.

Coriolis frente a flujometros magnéticos

Uno de los factores más determinantes a la hora de elegir entre un flujometro Coriolis y un flujometro magnético para su aplicación es el coste. Los flujometros Coriolis suelen ser significativamente más caros que el flujometro magnético medio. A menos que exista un factor determinante dentro de su aplicación que un flujometro magnético no pueda acomodar, un flujometro magnético es probablemente la opción más práctica, especialmente para su presupuesto.

Un elemento de la aplicación que indicaría la necesidad de un flujometro Coriolis sería que el medio no fuera conductivo o no lo suficientemente conductivo para un flujometro magnético. Los flujometros magnéticos también requieren un perfil de flujo estable, lo que suele implicar unos requisitos mínimos de tuberías rectas aguas arriba y aguas abajo y la consideración de cualquier perturbador del flujo, como válvulas, codos y bombas. Los flujometros Coriolis no tienen requisitos de tramo recto, por lo que si la zona de instalación no permite los requisitos de tuberías necesarios para el correcto funcionamiento de un flujometro magnético, un flujometro Coriolis podría superar ese inconveniente.

Los flujometros Coriolis también ofrecen una medición de masa real, mientras que los flujometros magnéticos proporcionan una medición de flujo volumétrico. Esto también significa que un flujometro Coriolis puede proporcionar una medición de densidad donde un flujometro magnético no puede. Su aplicación puede verse afectada por ciertos parámetros que se verían mejor servidos por una medición de flujo másico. Para obtener más información sobre la medición de flujo másico frente a la volumétrica, visite nuestro artículo sobre el tema. Los flujometros Coriolis también suelen ofrecer una mayor relación de reducción que los flujometros magnéticos para aplicaciones en las que la velocidad del flujo no es tan uniforme.

Flujometros másicos frente a flujometros magnéticos

A modo de aclaración, todas las tecnologías de flujometros miden por masa o por volumen. Los flujometros másicos suelen ser flujometros másicos térmicos o flujometros másicos Coriolis. La mayoría de las demás tecnologías de flujometros, como los magnéticos, los ultrasónicos, los de área variable y otros, miden el volumen. Por lo tanto, el término "flujometro másico" hace referencia a dos tecnologías muy diferentes. Para saber más sobre las diferencias entre flujo másico y volumétrico, visite nuestro artículo. Para ver la diferencia entre flujometros Coriolis y flujometros magnéticos, consulte el párrafo anterior para una comparación en profundidad.

Los flujometros másicos térmicos, también conocidos como calorimétricos o de dispersión térmica, funcionan en función de la temperatura, como su nombre indica. Los de masa térmica son generalmente para aplicaciones de gas y los medidores magnéticos son generalmente para aplicaciones de líquido. Además, los medidores magnéticos son para flujos volumétricos altos de líquidos, mientras que los térmicos son generalmente para flujos más bajos.

Flujometros ultrasónicos frente a flujometros magnéticos

Hay un factor importante que recomendaría sistemáticamente un flujometro ultrasónico frente a un flujometro magnético. Se trata del tamaño de la tubería en la que debe instalarse el flujometro. Los flujometros ultrasónicos están disponibles en los típicos modelos en línea, en los que se instalan en el sistema de tuberías, y también en modelos de abrazadera. Los flujometros ultrasónicos de abrazadera, también conocidos como flujometros de correa o portátiles, utilizan dos transductores fijados de forma permanente o temporal en el exterior de la tubería y un dispositivo electrónico de evaluación. El tamaño de la tubería se adapta a la forma en que se fijan los transductores a la tubería. Esto significa que es mucho menos costoso pagar por una abrazadera de algún tipo para rodear una tubería de gran diámetro que pagar por los materiales para fabricar un cuerpo de flujo grande para un medidor en línea. Para tuberías de gran diámetro, los flujometros ultrasónicos de abrazadera suelen ser la mejor solución desde el punto de vista de la rentabilidad. No sólo requieren mucho menos material para su fabricación, lo que se traduce en costes más bajos, sino que los costes de envío también son significativamente menores para los modelos con abrazaderas, ya que se pueden enviar en cajas pequeñas, mientras que los flujometros de gran diámetro pueden requerir acuerdos especiales de envío debido a su tamaño.

La instalación de flujometros ultrasónicos con abrazaderas también puede suponer un ahorro, ya que no requiere tiempos de inactividad del sistema ni gastos de instalación significativos. Simplemente se fijan al exterior y no requieren alteraciones en las tuberías. Los modelos con abrazadera tampoco están sujetos a cambios o caídas de presión.

En el caso de los flujometros en línea de diámetros de tubería más pequeños o medios, la comparación entre la tecnología magnética y la ultrasónica resulta un poco menos sencilla. Ambas ofrecen una tecnología que no requiere elementos mecánicos ni piezas móviles. Por lo general, esto se traduce en un menor mantenimiento y una mayor vida útil, ya que no hay nada significativo que experimente desgaste con el paso del tiempo y el uso. Ninguna de las dos tecnologías tiene piezas que obstaculicen el flujo. Ambas pueden ofrecer una buena precisión, aunque los flujometros magnéticos son generalmente conocidos por ofrecer una precisión ligeramente superior de media, especialmente para velocidades de flujo más bajas. Ambas pueden ofrecer también buenas relaciones de reducción y los costes no suelen ser muy diferentes.

El factor que más diferencia a los flujometros magnéticos en línea de los flujometros ultrasónicos en la mayoría de las aplicaciones es el tipo de medio que se va a medir. Los flujometros magnéticos requieren que el medio tenga una conductividad mínima. Hay muchos líquidos que no cumplen estos requisitos y no serían adecuados para un flujometro magnético. En estos casos, un flujometro ultrasónico en línea puede ser una gran opción, especialmente si se desean niveles similares de precisión, reducción y ausencia de elementos mecánicos. Si desea una gran alternativa a los flujometros magnéticos para medios no conductivos, eche un vistazo a nuestro flujometro ultrasónico en línea DUK, que ofrece una relación de reducción de 250:1.

Flujometros magnéticos en línea y de inserción

Los flujometros magnéticos suelen presentarse en modelos en línea, en los que se instalan directamente en el sistema de tuberías a través de conexiones al sistema de tuberías, o en modelos de inserción, en los que la sonda de medición se instala a través de un orificio en la tubería. Los flujometros magnéticos no están disponibles en modelos de abrazadera. Algunos medidores de inserción vienen con capacidades especiales que permiten retirarlos mientras el sistema continúa. Estos dispositivos de extracción ofrecen una amplia variedad de ventajas, la principal de las cuales es que no se requiere tiempo de inactividad para ningún tipo de mantenimiento del medidor.

Dimensionamiento de flujometros magnéticos

Aunque pueda parecer que lo más obvio y sencillo es dimensionar el contador a partir del tamaño de la tubería de la aplicación, ese no es el camino a seguir si desea que su contador funcione correctamente. Los flujometros magnéticos requieren un perfil de flujo estable. Uno de los elementos es garantizar que siempre haya una tubería llena moviéndose a la velocidad necesaria para que el contador funcione correctamente.

Lo mejor es conocer los flujo máximo y mínimo que pasarán por el contador. Elija un contador que pueda acomodar y leer adecuadamente el flujo tanto para el flujo máximo como para el flujo mínimo. Asegúrese también de que, dentro de esos márgenes, el flujo se mantiene a una velocidad aceptable.

¿Cómo se Instala un Medidor de Flujo Magnético?

• Tamaño del contador: Como se mencionó anteriormente en detalle, verifique que el tamaño del medidor por sí mismo mantendrá la velocidad de flujo necesaria para operar adecuadamente.
• Conductividad del medio: Verifique que el medio que medirá el medidor tenga la conductividad mínima requerida específica para su medidor.
• Requisitos de las tuberías en línea: Asegúrese de que se cumplen los requisitos adecuados de tuberías aguas arriba y aguas abajo en la colocación del medidor. Consulte las especificaciones exactas de su flujometro magnético, pero una media general para los flujometros magnéticos en línea es 5 veces aguas arriba y 2-3 veces aguas abajo.
• Requisitos de las tuberías de inserción: Para los flujometros magnéticos de inserción, asegúrese de que la tubería aguas arriba es suficiente para ayudar a estabilizar el perfil del flujo. Por lo general, esto puede requerir 20X aguas arriba o más.
• Proteja el perfil de flujo: Asegúrese de que el medidor no esté instalado cerca de otros elementos que puedan alterar el perfil de flujo, como válvulas, bombas y codos en la tubería. Por lo general, las válvulas deben estar situadas aguas abajo del contador.
• Colóquelo correctamente: Asegúrese de que al instalar el contador todas las conexiones, juntas y cualquier otro elemento estén bien alineados para eliminar turbulencias innecesarias en el flujo.
• Déjeles espacio: Si la instalación requiere instalar varios contadores seguidos en una misma tubería, asegúrese de que haya espacio suficiente entre ellos. Por lo general, se trata de al menos tres longitudes de instrumento.
• Conéctelo a tierra: Dado que la señal generada por el contador es muy baja, asegúrese de que está bien conectado a tierra.
• Mantenga la tubería llena: Dado que los flujometros magnéticos requieren una tubería llena, no puede haber burbujas ni lapsos de flujo. Para evitar estos inconvenientes, instale siempre los contadores con el flujo hacia arriba en instalaciones de tuberías verticales. Preste también atención a dónde está el contador en referencia general a la altura del resto del proceso. Si se instala en el punto más alto de la tubería, la gravedad podría provocar una reducción del flujo.
• Aíslelo: Asegúrese de que el contador no se vea afectado por nada cercano que contenga imanes o produzca campos magnéticos, ya que esto alteraría el principio magnético de funcionamiento

Consideraciones específicas para la instalación de flujometros electromagnéticos

El manual de su flujometro: Consulte siempre el manual del usuario de su flujometro para conocer los detalles exactos y las instrucciones de instalación. A continuación encontrará recomendaciones de instalación basadas en uno de nuestros flujometros.

Opción de tubo de derivación: Para facilitar el desmontaje para limpiar o vaciar el sensor, se puede instalar una tubería de derivación. Esta opción de instalación se recomienda para medios muy contaminados.

Revestimiento del cuerpo de flujo: Si el cuerpo de flujo está revestido con PTFE, el flujometro debe instalarse con especial cuidado. El revestimiento del tubo está bordeado en las bridas (junta). Éste no debe dañarse ni retirarse, ya que impide que el fluido penetre entre la brida y el cuerpo de flujo, dañando el aislamiento del electrodo.

Conexiones del flujometro: El sensor se instala entre las tuberías utilizando tornillos, pernos, tuercas y juntas adecuados. Cuando lo instale, no exceda ningún par de apriete recomendado. Asegúrese de que también están instalados los anillos de conexión a tierra. Las juntas montadas no deben obstaculizar la sección transversal de la tubería. No utilice compuestos de sellado conductores como el grafito. Esto podría dar lugar a la formación de una capa conductora en el interior del tubo de flujo, lo que provocaría un cortocircuito en la señal de medición.

Instalación en una tubería de mayor diámetro: El flujometro puede instalarse en tuberías con diámetros nominales mayores utilizando conos de tubería, pero debe tenerse en cuenta la pérdida de presión resultante. Para evitar interrupciones del flujo en el tubo de conducción, no debe superarse un ángulo de reducción de 8° para los estrechamientos.

Vibraciones: Para eliminar los efectos de las vibraciones y evitar daños prematuros en el transmisor, el sensor debe apoyarse cerca de las bridas en el caso de los flujometros con brida.

Trazado horizontal de tuberías: El punto de instalación preferible es en tuberías ligeramente ascendentes.

Entrada o salida abierta: Siempre que sea posible, el dispositivo debe instalarse en un sifón. El circuito de detección de tubería vacía del transmisor es una función de seguridad adicional para reconocer tuberías vacías o parcialmente llenas. Los sólidos pueden acumularse en el sifón, por lo que se recomienda instalar una abertura de limpieza en la tubería.

Tuberías descendentes: Cuando haya tuberías descendentes, debe colocarse un sifón o una válvula de ventilación después del sensor. Así se evita una presión negativa en la tubería que podría dañar el revestimiento del sensor. También se evita una interrupción del flujo, reduciendo el riesgo de inclusiones de aire en el medio.

Tuberías largas: En las tuberías largas siempre existe el peligro de que se produzcan picos de presión, por lo que deben colocarse dispositivos de regulación y cierre detrás del sensor. Sin embargo, cuando se instalan en tuberías verticales, especialmente cuando se utilizan sensores con revestimiento de PTFE y altas temperaturas de funcionamiento, los dispositivos de regulación y cierre deben colocarse delante del sensor debido al peligro de vacío.

Instalación de la bomba: Para evitar presiones negativas y daños en el revestimiento del tubo, no instale nunca flujometros en el lado de aspiración de las bombas. Si es necesario, instale amortiguadores de pulsaciones cuando utilice bombas de pistón, diafragma o manguera. Considere de antemano las necesidades de espacio con respecto a una posible retirada del dispositivo en el futuro.

Puesta a tierra del flujometro magnético: La conexión a tierra es necesaria para la seguridad y el funcionamiento. Las conexiones a tierra deben estar al potencial del conductor de protección y este potencial debe ser idéntico al potencial del medio. El cable de puesta a tierra no debe transmitir ninguna tensión parásita.

No conecte a tierra simultáneamente otros dispositivos eléctricos con este cable. La señal de medición captada en los electrodos asciende sólo a unos pocos milivoltios. Una toma de tierra correcta es un requisito importante para una medición precisa.

El transmisor necesita un potencial de referencia para evaluar la tensión medida en los electrodos. En el caso más sencillo, se puede utilizar como potencial de referencia la tubería metálica no aislada y/o la brida de conexión. Cuando las tuberías están revestidas con materiales eléctricamente aislantes o las tuberías son de plástico, el potencial de referencia puede obtenerse de un anillo de puesta a tierra o de un electrodo de puesta a tierra.

Establecen la conexión conductora necesaria con el medio y están fabricados con un material resistente a los productos químicos. El material utilizado debe ser idéntico al de los electrodos de medición. El diámetro exterior del anillo de puesta a tierra debe ser como mínimo igual al diámetro de la brida o estar dimensionado de tal forma que el anillo de puesta a tierra se coloque dentro de los pernos de la brida y quede centrado por éstos. Los terminales dirigidos hacia el exterior deben conectarse al terminal FE de la caja de conexiones del sensor. Durante el montaje, asegúrese de que el diámetro interior de las juntas no sobresalga por encima del disco de puesta a tierra.